LA HEMOGLOBINA
La hemoglobina es uno de los derivados nitrogenados de la ferroprotoporfirina. es una proteína conjugada que contiene las proteínas básicas incoloras, las globinas y ferroprotoporfirina o hem (el cual consta de una parte orgánica y un átomo de hierro). Esta proteína es la encargada de transportar el O2 en la sangre, por poseer el grupo hem, es similar a la mioglobina.
2. Estructura Primaria
Las hemoglobinas de todos los mamíferos tienen un peso molecular aproximado de 65.000 y en esencia son tetrámeros, que constan de 4 cadenas péptidas, cada una de las cuales esta unida a un grupo hem. Las moléculas de hemoglobina se forman por combinación de dos subunidades de una cadena peptídica llamada a y dos de b donde las cadenas polipeptídicas están constituidas por eslabones de aminoácidos (AA) denominados residuos; conteniendo 141 residuos la cadena a y 146 la cadena b . Todo ser humano es capaz de sintetizar (genéticamente) e introducir en la hemoglobina cuatro cadenas polipéptidas designadas a , b , g y d . Con escasas excepciones las moléculas de HB se forman por la combinación de dos cadenas a con dos g o d . La HB de una persona adulta normal se designa por HB A = a 2A b 2A y de igual forma, la HB fetal es HB A = a 2Ag 2F Las cadenas b , g , d contienen todas ellas 146 unidades que se asemejan mucho entre sí en la secuencia de AA, hay solo 39 residuos de AA diferentes entre las cadenas b y g y solo 10 entre b y d .
La cantidad de AA se puede determinar por métodos químicos o enzimáticos.
Reactivos químicos:
Reactivos químicos:
· SANGER: Emplea 2,4 Dinitrofluorobenceno (DNF), en solución ligeramente alcalina y a temperatura ambiente, este pasa a ser parte del polipéptido en el N terminal, posteriormente este se hidroliza, quedando el dinitrofenil aminoácido de color amarillo y los otros aminoácidos en estado libre. Después estas se separan cromatográficamente para su identificación.
· EDMAN: Se hace reaccionar la hemoglobina con fenilisotiosianato que se combina con el grupo a amino libre de la Valina, posteriormente se coloca el péptido con ácido diluido y frió, lo que separa la Valina de la cadena principal y lo convierte en un derivado de la feniltiovidantoina mas el péptido del nuevo n-terminal de la Leucina.
· BROMURO DE CIANOGENO: Separa los enlaces peptídico por el lado carboxilo de los residuos de metionina dejando nuevas unidades peptídicas.
· CLORURO DE DABSILO: Se utiliza para marcar el péptido que después se hidroliza con HCl, se identifica por sus características cromatograficas. Suele utilizarse el cloruro de babsilo porque forma derivados altamente coloreados que se detectan con alta sensibilidad. Este reacciona con el amino libre de una amina para formar un derivado sulfoamidico, que resulta estable en las condiciones que permite hidrolizar los enlaces peptídico.
Reactivos enzimaticos:
· TRIPSINA: La tripsina es un enzima proteolitica del jugo intestinal. Hidroliza los péptido por el lado carboxílico de los residuos de Argina y Lisina tanto la tripsina como el Bromuro de Cianógeno (CNBr) son más efectivos para péptido de más de 50 residuos.
· CARBOPÈPTIDASAS: Hidroliza al enlace peptídico en que interviene el residuo terminal COOH, de esta manera se determina el aminoácido, que se libera por acceso de la carboxipeptidasa sobre el polipéptido. Conociendo los residuos amino y carboxilo terminal se establecen puntos de referencia importantes en la secuencia de aminoácidos.
· AMINOPEPTIDASA: Hidroliza al enlace peptídico en que interviene el residuo terminal NH2.
Se realizó el análisis de las cantidades relativas de aminoácidos en la cadena de b en 24 AA (de AA 36 al AA 59) - Ver anexo 1 –
COMPOSICION QUIMICA GRUPO - R
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IONIZACION DEL GRUPO - R
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Acidos
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20.83 %
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Hidroxilados
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16.66%
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Acidos
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12.50%
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Básicos
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8.30 %
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Azufrados
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4.16%
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Básicos
|
8.33%
| ||||||
Imino
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12.60 %
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Aromáticos
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16.66%
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Neutros
|
79.17 %
| ||||||
Alifático
|
20.83 %
| ||||||||||
Polaridad
|
Importancia Nutricional
| ||||||||||
Polar
|
58.30 %
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Esenciales
|
41.60%
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No Polar
|
41.60 %
|
No esenciales
|
58.30%
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· Variación genética de la estructura de la HB: Muchas mutaciones dan lugar a un cambio en la secuencia de aminoácidos de las proteínas. Algunas HB anormales (actualmente se conocen unas 42 de la HBA) se les ha logrado establecer las sustituciones de aminoácidos. En cada caso, la producción de la proteína variante se debe a una mutación puntual que representa la alteración mínima en el gen (cistron) y ésta es heredada de forma mendeleiana, siendo diferentes los cistrones para las cadenas alfa y beta y probablemente localizados en cromosomas diferentes. En la sección estudiada en este análisis estructural, solo hay dos posibles HB anómalas
Tipo HB
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Posición
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Residuo en
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HBA
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Mutante
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GGalveston
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b 43
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Glu
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Ala
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KIbadan
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b 46
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Gli
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Glu
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La orientación de las cadenas polipeptídicas puede ser completamente extendida ( que no es muy común ), por lo que es mejor clasificarlas como a) alfahélice, b) hoja plegada, c) al azar. El porcentaje de contenido de alfahélice en las proteínas globulares es bastante variable (0 – 90%), en el caso de la HB su contenido es de un 75%. Existen dos factores (o mas bien aminoácidos que pertenezcan a la cadena polipeptídica) que pueden interrumpir la orientación helicoidal: (1) presencia de prolina la cual provoca una torsión de la cadena y, (2) la presencia de fuerzas electrostáticas localizadas de repulsión debido a un conjunto de grupos –R cargados positivamente (lisina y argina), o negativamente (ac- glutámico y aspártico). – Ver anexo 2a-.
En la cadena polipeptídica seleccionada (b 36-59), desde el AA 36 al 42 encontramos una estructura que se forma al enrollarse helicoidalmente sobre si mismo, se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el –C = O de un AA y el –NH. Del AA 43 al 52, se forma una estructura de hoja plegada, la cual se identifica por que no forma una hélice sino una cadena en forma de zigzag. Del AA 53 al 53 encontramos una estructura helicoidal.
En la cadena polipeptídica seleccionada (b 36-59), desde el AA 36 al 42 encontramos una estructura que se forma al enrollarse helicoidalmente sobre si mismo, se debe a la formación de enlaces de hidrógeno entre el –C = O de un AA y el –NH. Del AA 43 al 52, se forma una estructura de hoja plegada, la cual se identifica por que no forma una hélice sino una cadena en forma de zigzag. Del AA 53 al 53 encontramos una estructura helicoidal.
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La HB es casi esférica (globular), con un diámetro de 55 A, las cuatro cadenas están empaquetadas conjuntamente en disposición tetraédrica (ver anexo 2b). Los grupos Hemo, están localizados en unas oquedades cercanas al exterior de la molécula, uno en cada subunidad. Los 4 lugares de unión del oxígeno están separados, la distancia entre los dos átomos de Fe más próximos es de 25 A e inclinados con ángulos diferentes.
Cada grupo hemo se encuentra enterrado parcialmente rodeado por grupos -R Hidrofóbicos. Este se halla unido a la cadena polipeptídica mediante un enlace coordinado del átomo de Fe con la HIS (histidina), mientras el otro enlace de coordinación del Fe se halla disponible para el transporte del oxigeno. Existe una gran cantidad de residuos hidrofílicos en la superficie de la cadena, pero el centro de la a - hélice es especialmente hidrofóbico. Como en todas las proteínas existe una naturaleza anfipática, la cual hace que existan diferentes regiones que presenten mayor o menor polaridad, esto depende de los tipos de residuos que compongan la región. También existen fuerzas Vander Walls, aquellos que poseen un componente electrostático que se presentan cuando dos regiones apolares se encuentran lo suficientemente cerca para que se forme la fuerza entre los dipolos instantáneos o débiles (determinados residuos) y entre ellos producen un campo eléctrico, igualmente, las interacciones electrostáticas o puentes salinos, que se presentan cuando algunos iones se encuentran cercanos a la proteína y modifican el campo eléctrico, son importantes ya que estos dan estabilidad a la forma de la HB.
Por último en la estructura de la HB no hay enlaces de tipo S-S, ya que los residuos Cys (cistina), no son comunes en la cadena a aunque en la b si hay; pero no es posible que se establezcan este tipo de enlaces entre las cadenas a y b de las globinas. Cada cadena a está en contacto con las cadenas b , sin embargo, existen pocas interacciones entre las dos cadenas a o entre las dos cadenas b entre sí.
Cada grupo hemo se encuentra enterrado parcialmente rodeado por grupos -R Hidrofóbicos. Este se halla unido a la cadena polipeptídica mediante un enlace coordinado del átomo de Fe con la HIS (histidina), mientras el otro enlace de coordinación del Fe se halla disponible para el transporte del oxigeno. Existe una gran cantidad de residuos hidrofílicos en la superficie de la cadena, pero el centro de la a - hélice es especialmente hidrofóbico. Como en todas las proteínas existe una naturaleza anfipática, la cual hace que existan diferentes regiones que presenten mayor o menor polaridad, esto depende de los tipos de residuos que compongan la región. También existen fuerzas Vander Walls, aquellos que poseen un componente electrostático que se presentan cuando dos regiones apolares se encuentran lo suficientemente cerca para que se forme la fuerza entre los dipolos instantáneos o débiles (determinados residuos) y entre ellos producen un campo eléctrico, igualmente, las interacciones electrostáticas o puentes salinos, que se presentan cuando algunos iones se encuentran cercanos a la proteína y modifican el campo eléctrico, son importantes ya que estos dan estabilidad a la forma de la HB.
Por último en la estructura de la HB no hay enlaces de tipo S-S, ya que los residuos Cys (cistina), no son comunes en la cadena a aunque en la b si hay; pero no es posible que se establezcan este tipo de enlaces entre las cadenas a y b de las globinas. Cada cadena a está en contacto con las cadenas b , sin embargo, existen pocas interacciones entre las dos cadenas a o entre las dos cadenas b entre sí.
La Estructura cuaternaria modula las actividades biológicas de las proteínas. Tanto las proteínas transportadores (hemoglobina), como las enzimáticas (A,T, C-ASA) pierden buena acción específica al fraccionarla en subunidades. La proteína íntegra al realizar la catálisis propia, admite una regulación en su actividad es decir puede frenarse o acelerarse, en respuesta a metabolitos concretos que pueden ser el propio sustrato o distintos modulars alostericos, las propiedades alostéricas de la HB se producen por la interaccion de las subunidades diferentes. La unidad funcional de la HB es un tetramero que consta de dos clases de cadenas polipeptídicas.
La hemoglobina está clasificada dentro del grupo de las proteínas conjugadas ya que además de tener o poseer aminoácidos contiene además una proporción significativa del grupo prostético hem pues cada cadena del tetrámero está asociada a uno de estos. En el caso de la estructura de HB se presenta el tercer caso que es el de los monómeros defunción análoga pero de estructura diferente de tal manera que no se pueden sustituir unos por otros sin ciertas restricciones.
La asociación de diferentes tipos de globinas origina las diferentes especies tetraméricas de la HB siendo HBAa 2b 2, HBA2a 2d 2, HBFa 2g 2. Se conocen como hemoglobinas anormales como la HBb 4 o la HBBartz que es la d 4 con cuatro monómeros idénticos pero son funcionalmente inferiores a las antes mencionadas. En este caso no son posibles estructuras intermedias con estructura impar de monómeros de cada clase, ejemplo ( a 3b )
La hemoglobina está clasificada dentro del grupo de las proteínas conjugadas ya que además de tener o poseer aminoácidos contiene además una proporción significativa del grupo prostético hem pues cada cadena del tetrámero está asociada a uno de estos. En el caso de la estructura de HB se presenta el tercer caso que es el de los monómeros defunción análoga pero de estructura diferente de tal manera que no se pueden sustituir unos por otros sin ciertas restricciones.
La asociación de diferentes tipos de globinas origina las diferentes especies tetraméricas de la HB siendo HBAa 2b 2, HBA2a 2d 2, HBFa 2g 2. Se conocen como hemoglobinas anormales como la HBb 4 o la HBBartz que es la d 4 con cuatro monómeros idénticos pero son funcionalmente inferiores a las antes mencionadas. En este caso no son posibles estructuras intermedias con estructura impar de monómeros de cada clase, ejemplo ( a 3b )
ENFERMEDADES
Hipoxia
En Medicina, la hipoxia es un trastorno en el cual el cuerpo por completo (hipoxia generalizada), o una región del cuerpo (hipoxia de tejido), se ve privado del suministro adecuado de oxígeno.
La hipoxia es generalmente asociada con alturas, donde se llama "Mal de montaña". También puede ocurrir mientras se bucea, especialmente con sistemas re-respiradores de circuito cerrado, que controlan la cantidad de oxígeno que es respirado. También es un problema a tratar con los vuelos de avión, donde los pasajeros están expuestos a altas alturas, cambio de presión, solucionándose con sistemas de acoplamiento atmosférico.
La hipoxia puede deberse a diferentes factores: baja concentración de oxigeno en el ambiente, la presencia de algun gas que compite con el oxígeno, por lesiones pulmonares,etc.
EL MAL DE LAS ALTURAS
SOROCHE
El mal agudo de montaña (MAM), llamado coloquialmente mal de montaña, mal de altura, soroche o apunamiento, es la falta de adaptación del organismo a la hipoxia de la altitud o baja de oxígeno. La gravedad del trastorno está en relación directa con la velocidad de ascenso y la altitud alcanzada. De manera inversa estos síntomas normalmente desaparecen al descender a cotas más bajas. También es conocido con otros nombres tales como Puna o Soroche en zonas andinas.
Suele aparecer a partir de las 6 o 10 h de exposición a la hipoxia y es más frecuente en menores de cincuenta años y en sujetos que residen habitualmente a menos de 900 m de altitud. Ocurre habitualmente en personas no aclimatadas que ascienden por encima de los 2,000 m.s.n.m. en menos de 1 ó 2 días. Por ejemplo, un turista que llega al Cusco en avión es más propenso a sufrir soroche. Los síntomas suelen ocurrir dentro de las primeras 48 horas del ascenso (aunque también mucho después) e incluyen desde dolor de cabeza, náuseas, vómitos, falta de apetito, sensación de ahogo, alteraciones del sueño, vértigo, palpitaciones y problemas de concentración hasta edema agudo de pulmón.
En cuanto a la hipoxia, un error muy común es pensar que la cantidad o concentración de oxígeno atmosférico disminuye con la altitud. En realidad la concentración de oxígeno siempre es la misma (21% aprox.) independientemente de la altitud alcanzada, lo que disminuye es la denominada presión parcial de oxígeno y, con ello, la biodisponibilidad del mismo. Aunque se sabe que la hipoxia es la causante del MAM, el mecanismo exacto por el que ésta lo provoca todavía es desconocido.
Suele aparecer a partir de las 6 o 10 h de exposición a la hipoxia y es más frecuente en menores de cincuenta años y en sujetos que residen habitualmente a menos de 900 m de altitud. Ocurre habitualmente en personas no aclimatadas que ascienden por encima de los 2,000 m.s.n.m. en menos de 1 ó 2 días. Por ejemplo, un turista que llega al Cusco en avión es más propenso a sufrir soroche. Los síntomas suelen ocurrir dentro de las primeras 48 horas del ascenso (aunque también mucho después) e incluyen desde dolor de cabeza, náuseas, vómitos, falta de apetito, sensación de ahogo, alteraciones del sueño, vértigo, palpitaciones y problemas de concentración hasta edema agudo de pulmón.
En cuanto a la hipoxia, un error muy común es pensar que la cantidad o concentración de oxígeno atmosférico disminuye con la altitud. En realidad la concentración de oxígeno siempre es la misma (21% aprox.) independientemente de la altitud alcanzada, lo que disminuye es la denominada presión parcial de oxígeno y, con ello, la biodisponibilidad del mismo. Aunque se sabe que la hipoxia es la causante del MAM, el mecanismo exacto por el que ésta lo provoca todavía es desconocido.
Porfiria
La ciencia intenta encontrar una explicación racional al mito vampírico. Así es como relaciona tal “leyenda”, acrecentada durante el siglo XIX, con la rabia, la esquizofrenia o, más recientemente, con la porfiria.
Conozcamos un poco más sobre esta enfermedad de origen hematológico que justificaría la confusión de la gente vulgar con el vampirismo, según los estudiosos en medicina.
Conozcamos un poco más sobre esta enfermedad de origen hematológico que justificaría la confusión de la gente vulgar con el vampirismo, según los estudiosos en medicina.
Las PORFIRIAS son un grupo de enfermedades genéticas cuya causa es un mal funcionamiento de la secuencia enzimática del grupo HEM o HEMO de la Hemoglobina, pigmento de la sangre que hace que esta sea roja. El grupo HEM es quien transporta el OXIGENO de los pulmones al resto de las células del organismo. Este grupo HEM es un complejo férrico (en estado ferroso) con protoporfirina IX, la secuencia enzimatica necesaria para su síntesis se hereda de acuerdo a las Leyes de Mendel y es autosomico-dominante, cualquier error en la herencia es lo que produce las enfermedades llamadas PORFIRIAS.
El organismo que padece alguna porfiria acumula grandes cantidades de porfirinas debidas a un trastorno, genético o adquirido en los procesos metabólicos a partir de los cuáles se sintetiza la hemoglobina de la sangre. Una alteración en el conjunto de reacciones químicas impide que estas porfirinas lleguen a transformarse en hemoglobina, lo que produce una acumulación de porfirinas en el organismo y anemia. Aunado a esto, la acción de la luz sobre las porfirinas produce una excitación electrónica en la molécula que, por medio de un proceso de transferencia de electrones, da lugar a la formación de radicales libres a partir de otras moléculas que se encuentran próximas. Estos radicales libres son los causantes de la destrucción de los tejidos.
La porfiria es una enfermedad metabólica poco conocida. De ella existen siete variedades, siendo la más común la Cutánea Tarda. Se desencadena cuando hay alteraciones en las enzimas encargadas de generar ciertos compuestos conocidos como porfirinas, los cuales son esenciales para la vida pero que, al producirse en exceso, pueden llegar a producir ataques con alto riesgo de muerte. Los nombres alternativos con los que puede hallarse son: Porfiria aguda intermitente; coproporfiria hereditaria; porfiria eritropoyética congénita y protoporfiria eritropoyética.
El organismo que padece alguna porfiria acumula grandes cantidades de porfirinas debidas a un trastorno, genético o adquirido en los procesos metabólicos a partir de los cuáles se sintetiza la hemoglobina de la sangre. Una alteración en el conjunto de reacciones químicas impide que estas porfirinas lleguen a transformarse en hemoglobina, lo que produce una acumulación de porfirinas en el organismo y anemia. Aunado a esto, la acción de la luz sobre las porfirinas produce una excitación electrónica en la molécula que, por medio de un proceso de transferencia de electrones, da lugar a la formación de radicales libres a partir de otras moléculas que se encuentran próximas. Estos radicales libres son los causantes de la destrucción de los tejidos.
La porfiria es una enfermedad metabólica poco conocida. De ella existen siete variedades, siendo la más común la Cutánea Tarda. Se desencadena cuando hay alteraciones en las enzimas encargadas de generar ciertos compuestos conocidos como porfirinas, los cuales son esenciales para la vida pero que, al producirse en exceso, pueden llegar a producir ataques con alto riesgo de muerte. Los nombres alternativos con los que puede hallarse son: Porfiria aguda intermitente; coproporfiria hereditaria; porfiria eritropoyética congénita y protoporfiria eritropoyética.
Historia
Se trata de una patología descubierta muy recientemente. Es hereditaria y de muy difícil y complicado diagnóstico, ya que los primeros estudios que se realizaron sobre ella se sitúan a finales del s. XIX. La Porfiria Congénita de Günther (también conocida como Uroporfiria Eritropoyética, fue la primera conocida y publicada en 1874 por el Dr. Günther, basándose en el estudio y análisis de los síntomas que padecía un paciente, de nombre Petry, y que falleció por esta rara enfermedad en 1929.
Se trata de una patología descubierta muy recientemente. Es hereditaria y de muy difícil y complicado diagnóstico, ya que los primeros estudios que se realizaron sobre ella se sitúan a finales del s. XIX. La Porfiria Congénita de Günther (también conocida como Uroporfiria Eritropoyética, fue la primera conocida y publicada en 1874 por el Dr. Günther, basándose en el estudio y análisis de los síntomas que padecía un paciente, de nombre Petry, y que falleció por esta rara enfermedad en 1929.
Sintomatología de la Porfiria
La primera manifestación de una crisis porfírica aparece en el período de lactancia, cuando el bebé mancha los pañales con orina rojiza o se muestra especialmente inquieto ante su exposición a la luz del sol, aunque sea a través de cristales, es decir, estamos hablando de fotosensibilidad.
La primera manifestación de una crisis porfírica aparece en el período de lactancia, cuando el bebé mancha los pañales con orina rojiza o se muestra especialmente inquieto ante su exposición a la luz del sol, aunque sea a través de cristales, es decir, estamos hablando de fotosensibilidad.
HEMOGLOBIA Y LA DIABETES
La Hemoglobina Glicosilada A1c
El objetivo principal en el tratamiento de la diabetes, consiste, en lograr un riguroso control glucémico. Cuando ésta alteración no se controla, con el tiempo, constituye una de las principales responsables de las complicaciones más graves que sufren las personas con diabetes. En este sentido, los niveles de hemoglobina glicosilada A1c (HbA1c) representa hasta el momento la mejor prueba de laboratorio que determina si la diabetes se tiene bajo control. Mantener la HbA1c, por debajo del 7%, representa actualmente, uno de los principales objetivos de lograr y sostener por toda persona con diabetes.
¿Qué es la hemoglobina glicosilada A1c?
La hemoglobina es una proteína que se encuentra en los glóbulos rojos de la sangre (hematíes) y sirve para aprovisionar de oxígeno al resto de nuestras células y tejidos.
Esta proteína se une a la glucosa circulante por el torrente sanguíneo. El porcentaje de proteína unida a la glucosa es lo que se denomina hemoglobina glicosilada (HbA1). Esto sucede también en las personas sin diabetes.
Cuanto mayor es la cantidad de glucosa en sangre, más se une a las proteínas y su porcentaje de unión indica cual ha sido la cantidad media o promedio de glucosa circulante durante el tiempo de vida de la hemoglobina.
La hemoglobina glicosilada tiene varias fracciones ( HbA1a, HbA1b, y Hb1Ac) y, de ellas, la más estable, la que tiene una unión con la glucosa más específica es la fracción HbA1c. Por lo tanto, la prueba de HbA1c mide la cantidad de glucosa adherida a los glóbulos rojos. El resultado es expresado en porcentaje (%) e indica el promedio de glucemias mantenido durante el trimestre anterior a la prueba. (El valor normal dependerá sin embargo, del método utilizado en el laboratorio).
El porcentaje de glicosilación es proporcional al tiempo y a la concentración de glucosa; en otras palabras, los glóbulos sanguíneos más viejos tendrán un mayor porcentaje de hemoglobina glicosilada y aquellas personas mal controlados (con períodos de altas concentraciones de glucosa sanguínea tendrán un mayor porcentaje en su resultado. Por el contrario, aquellas personas que han mantenido un buen control metabólico, vigilado y controlado tendrán un porcentaje de hemoglobina glicosilada en valores más cerca a los normales.
Conclusiones
Como se menciono anteriormente la hemoglobina es un factor muy importante en nuestro organismo que la única clase de hemoglobina que podemos controlar es la causada por la glucemia ya que las demás patologías son generalmente congénitas.
La clave esta en nuestra manera de alimentarnos y el interés que prestemos al saber acerca de nuestra sangre que el liquido que continene lo que nos diferencia a cada uno de nosotros.
Las proteínas las podemos adquirir por nuestro consumo como:
De origen vegetal y animal
ALIMENTATE CORRECTAMENTE!!!
