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CAPITULO III
PROTEÍNAS PLASMÁTICAS
INTRODUCCION
Cuando la sangre se coagula, diversas proteínas plasmáticas contribuyen a formar el coagulo sanguíneo, el líquido resultante, carente de fibrinógeno, fibrina y diversos factores de coagulación, se conoce como suero. El plasma sanguíneo, en cambio, es el líquido sobrenadante que se obtiene por centrifugación de la sangre, en ausencia de coagulación. A diferencia del suero, el plasma contiene fibrinógeno y todos los factores de la coagulación. Son muchas las determinaciones químicas clínicas que se realizan en el suero en lugar de plasma.
El plasma normal contiene agua, electrólitos como Na, Cl, K, Ca, Mg, bicarbonato; además compuestos orgánicos como: proteínas, aminoácidos, glucosa, urea, creatinina, iones y hormonas. De los componentes sólidos, la mayor parte son las proteínas que alcanzan un valor de 60 y 80 g/l. De ellas, entre el 50 y 60% está constituido por la Albúmina y el resto son una mezcla de globulinas como: glucoproteínas, lipoproteínas y las inmunoglo- bulinas de la defensa
Separación de las proteínas plasmáticas a) Las proteínas plasmáticas se pueden separar o clasificar en función de su solubilidad, para lo cual se han utilizado soluciones salinas a mediana saturación de sulfato de amonio o de sodio; método que se denomina de Precipitación salina, que ha permitido obtener tres fracciones: albúmina, globulinas y fibrinógeno.
b) Otro método, es la separación mediante el método electroforético del suero, con el que se obtiene 5 categorías de acuerdo a la migración electroforética de las proteínas. Así, la albúmina es la mayor fracción y la de mayor recorrido electroforético hacia el polo positivo y a continuación le siguen las
globulinas: alfa1, alfa2, beta y las gamma globulinas.
Electroforesis de las proteínas plasmáticas
En el laboratorio, las proteínas del suero se separan y se valoran químicamente mediante un procedimiento de electroforesis, tinción y luego se someten a densitometría, la misma que se grafica en el llamado Proteinograma electroforético de las proteínas plasmáticas.
La mayoría de los análisis clínicos electroforéticos del plasma se llevan a cabo sobre medios sólidos, como geles de poliacrilamida o acetato de celulosa como soporte, en un medio tapón de dietil barbiturato sódico a pH 8.6. A este pH todas las proteínas plasmáticas normales están cargadas negativamente (aniones) y migran hacia el ánodo de la celda electroforética; las gama globulinas son las proteínas séricas con menor carga negativa.
Casi todas las proteínas del plasma se sintetizan en el hígado, excepto las gammaglobulinas que se sintetizan en los linfocitos B o células plasmáticas, y la beta trombomodulina que se sintetiza en el endotelio vascular.
Por consiguiente, uno de los signos característicos de la enfermedad hepática grave generalmente es un descenso en el valor de una o varias proteínas plasmáticas, como: la albúmina, la protrombina y la transferrina.
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Principales Proteínas Plasmáticas Tipo Porcentaje de Proteínas Plasmáticas Totales
Propiedades y funciones especiales
Albúmina 55 Transporte de aniones orgánicos, presión osmótica, fija Ca++ Alfa 1 Globulinas 5 Glucoproteínas, lipoproteínas de alta densidad Alfa 2 Globulinas Haptoglobina (transporte de Hemoglobina), ceruloplasmina (transporte de Cu++), lipoproteínas de muy baja densidad. Beta Globulinas 13 Transferrina (transporte de Fe++) Fibrinógeno 7 Coagulación sanguínea Gamma Globulinas 11 Inmunoglobulinas
c) Mediante el método Inmunoelectroforético, se ha logrado la separación de las proteínas de cada una de estas fracciones incluyendo a la albúmina y las globulinas, como consta en la siguiente tabla.
PROTEINAS PM CONCENTRACION FUNCION Prealbúmina (Transtiretina) 55000 10 – 40 mg /dl Transporte de Tiroxina y retinol Albúmina 69000 3,5 – 4,5 g/dl Presión oncótica y transporte
Globulinas alfa
Alfa 1 Globulina ácida 40000 55 - 140 Proteína de fase aguda Alfa 1 Feto Globulina 64000 0,001 Desconocida Alfa 1 Antitripsina 54000 200 - 400 Proteasa Transcortina 52000 3 – 3,5 Transporte de corticoides Globulina fijadora de Tiroxina
58000 1 - 2 Transporte de Tiroxina
Transcobalamina I Transporte de Vitamina B Alfa Lipoproteínas (HDL) Transporte de Lípidos Globulinas Alfa 2 Alfa 2 Macroglobulina 725000 140 - 420 Proteasa Inhibidora Inhibidor inter alfa tripsina 160000 20 - 70 Proteasa Inhibidora Inhibidor C15 20 - 30 Inhibidor sistema de complemento Haptoglobina 90000 380 - 780 Liga Hemoglobina circulante Ceruloplasmina 151000 15 - 60 Transporte de Cobre Pre Beta Lipoproteínas (VLDL)
Transporte de Triglicéridos endógenos
Globulinas Beta
Transferrina 76000 200 - 300 Transporte de Fe Hemopexina 5700 50 - 100 Liga el Hem Transcobalamina II Transporta Vitamina B Beta 2 micro Globulina 12000 0 - 2 Liga HLA Proteínas C Reactiva 118000 1 Proteína de fase aguda Beta Lipoproteínas (LDL) Transporte de Colesterol Gamma Globulinas Ig G 150000 700 - 1500 Anticuerpos Ig A 150000 - 300000 Anticuerpos Ig M 750000 - 900000 Anticuerpos Crioglobulinas 220 Desconocido En este cuadro no constan las proteínas de la coagulación, porque la determinación es en suero.
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Enfermedad Hepática, como hepatitis, cirrosis o necrosis hepatocelular (muerte tisular). Síndromes de mal absorción (enfermedad de Crohn, esprue o enfermedad de Whipple) Desnutrición (MPE): malnutrición protéica energética crónica grave. Síndrome Nefrótico, entre otros.
ALFA GLOBULINAS
En el plasma existen: las alfa1 y las alfa 2. Las principales alfa1 son las glucoproteínas y las lipoproteínas de alta densidad (HDL) que se estudiarán con los lípidos.
Las principales alfa1 globulinas constituyen las llamadas Antiproteinasas, que son defensa orgánica contra serina proteasas que amenazan con destruir tejidos, y proteínas de la coagulación que se han activado como el caso de la trombina. Se describen las principales Alfa1 globulinas.
Alfa 1 Glicoproteína ácida u Orosomucoide Es una glucoproteína de 40.000 Da. que contiene el 42% de carbohidratos, aunque no se conoce bien su función biológica, esta proteína es una de las que aumenta en forma importante en los procesos inflamatorios e infecciones agudas; por lo tanto es una proteína de fase aguda junto con la alfa antitripsina, la haptoglobina, el fibrinógeno, la proteína C reactiva (PCR). Es importante en el diagnóstico de enfermedades del colágeno como la artritis reumatoidea y algunas patologías malignas.
Su valor en sangre oscila entre 0.66 de mg/dl a 0.8 de mg/dl en adulto normal. En los procesos agudos puede subir su valor hasta 5 veces dentro de las 24 a 48 horas.
Alfa 1 Feto Globulina (Fetuina) Glucoproteína de peso molecular de 70. Da., con 4.3% de carbohidratos, presente durante la etapa fetal y se le considera esencial para el desarrollo normal del embrión. Tiene una estructura parecida a la albúmina.
Normalmente está ausente en el suero del adulto y aparece en pequeñas cantidades en el suero de las mujeres embarazadas.
Es interesante que pueda aparecer en adultos que padecen carcinoma primario del hígado y en tumores de células germinales de ovario o testículo, constituyéndose en un marcador tumoral que sirve para diagnóstico.
Alfa 1 Antitripsina La α1-antiproteinasa ( 52 kDa), era conocida como α (^) 1 -antitripsina. Es una proteína de cadena única, de 394 aminoácidos y posee tres cadenas de oligosacáridos. Constituye el componente principal de la fracción α1 del plasma humano. Es sintetizada por los hepatocitos y macrófagos, es el principal inhibidor de la proteasas de serina del plasma humano. Esta proteína inhibe la tripsina, la elastasa y algunas otras proteasas como la trombina, al formar complejos con ellas. Existen al menos 75 formas polimórficas muchas de las cuales pueden ser separadas por electroforesis.
Su interés clínico es doble con respecto a la α 1 - antitripsina. La deficiencia de esta proteína tiene relación con algunos casos de enfisema. Cuando la cantidad de α 1 -antitripsina es deficiente y se eleva el número de leucocitos polimorfonuclear en los pulmones (como en la neumonía), el paciente afectado carece de un mecanismo para contrarrestar el daño proteolítico del tejido pulmonar producido por las serina-proteasas como la elastasa, la colagenasa.
Además, es interesante el hecho de que una metionina particular (residuo 358) de la α1- antitripsina esté implicada en la unión enzimática de este compuesto a las proteasas. El hábito de fumar ocasiona que esta metionina se oxide a sulfóxido de metionina , y de esta manera se inactiva. Como consecuencia, las moléculas de α 1 -antitripsina afectadas pierden su capacidad de neutralizar proteasas.
Tanto la disminución de la proteína como la inactivación como efecto adverso del tabaquismo, induce un aumento de la destrucción proteolítica en el tejido pulmonar,
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lo cual acelera el desarrollo de enfisema. La administración intravenosa de α 1 -antitripsina (terapia de aumento) ha sido utilizada como coadyuvante en el tratamiento de los pacientes con enfisema secundario a deficiencia de α 1 -antitripsina.
Además, la deficiencia genética de la α 1 - antitripsina también esta implicada en un tipo de enfermedad hepática (hepatitis y cirrosis por deficiencia de α1 Antitripsina). Se debe a que, las moléculas anómalas de α Antitripsina, del fenotipo ZZ se acumulan y agregan en las cisternas del retículo endoplásmico de los hepatocitos.
Tal agregación se debe a la formación de polímeros de una α 1 - antitripsina mutante; los polímeros se forman a través de una fuerte interacción entre un asa específica de una molécula y una hoja β plegada de otra (polimerización en asa-hoja). Por mecanismos aún no bien comprendidos, en este tipo de pacientes se desarrolla hepatitis y una cirrosis por acumulación de grandes cantidades de colágeno que produce fibrosis.
Se ha sugerido que la administración de un péptido sintético con una secuencia muy parecida a la del asa mencionada pueda inhibir la polimerización en asa-hoja.
En la actualidad, la hepatopatía por deficiencia grave de α 1 -antitripsina puede ser tratada con éxito mediante el trasplante de hígado.
ALFA 2 GLOBULINAS Las principales Alfa 2 Globulinas son: la haptoglobina, proteína de transporte para la hemoglobina libre que circula en el plasma; la ceruloplasmina, proteína del transporte de cobre; la protrombina, una proenzima que participa en la coagulación sanguínea y las glucoproteínas.
Haptoglobina La haptoglobina (Hp), una ά2 glucoproteína plasmática que se une a la hemoglobina extra corpuscular circulante (HB) en un complejo no covalente estricto (HB-Hp). La cantidad de haptoglobina plasmática humana varía de 50 a
180 mg de hemoglobina, capacidad de unión por decilitro. Ya se conoce que el 10% de la hemoglobina degradada cada día se libera hacia la circulación como Hb extra corpuscular. La masa molecular de la HB es de aproxima- damente 65 kDa, en tanto que la masa molecular de la haptoglobina (Hp 1 - 1) 90 kDa.; así, el complejo HB-Hp posee una masa molecular aproximada de 155 kDa.
La hemoglobina libre puede pasar a través del glomérulo del riñón y entrar en los túbulos, donde puede precipitar, como puede suceder después de una transfusión de sangre incompatible. Sin embargo, el complejo Hb-Hp es demasiado grande para pasar a través del glomérulo.
La función de la Hp es, por lo tanto, evitar la pérdida de hemoglobina libre a través del riñón, conservando el hierro, tan valioso, de la hemoglobina, que se perdería.
Las concentraciones de haptoglobina en el plasma humano sufren variaciones con utilidad diagnóstica. Las concentraciones bajas se presentan en los pacientes con anemias hemolíticas, por el hecho de que, mientras la vida media de la haptoglobina es de cinco días aproximadamente, la vida media del complejo HB-Hp es de casi 90 min., ya que tal compuesto es retirado del plasma rápidamente por los hepatocitos.
La haptoglobina es una de las proteínas de “fase aguda” y su concentración plasmática se incrementa en una gran variedad de estados inflamatorios agudos y crónicos.
Hemopexina Otra proteína plasmática se unen al grupo hemo, pero no a la hemoglobina, La hemopexina es una β-globulina que se une al hemo libre. La albúmina se une a algunos grupos metahemo (hemo férrico) para formar metahemoalbúmina, la cual transfiere poste- riormente el grupo metahemo a la hemopexina.
Ceruloplasmina La ceruloplasmina, una α 2 -globulina (casi 160kDa). transporta 90% del cobre presente en el plasma. Cada molécula de cerulo-
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proteinasa son rápidamente depurados del plasma por un receptor localizado en muchos tipos celulares.
BETA GLOBULINAS
Las principales beta-globulinas son la transferrina (proteína transportadora de hierro) y las lipoproteínas de baja densidad (LDL) que se estudiarán con los lípidos.
Transferrina La transferrina (Tf) es una proteína plasmática que desempeña la función de transporte de hierro desde su absorción en el intestino hasta los sitios de utilización.
La Transferrina (Tf) β1-globulina, de 76 kDa. Es una glucoproteína sintetizada en el hígado. Se han detectado casi 20 formas polimórficas de transferrina. Su función es clave en el metabolismo del hierro debido a que lo transporta (2 mol deFe3+ por mol de Tf) en la circulación hasta los sitios donde este ión es requerido, por ejemplo desde el intestino hasta la médula ósea y otros órganos. Aproximadamente 200 mil millones de eritrocitos (casi 20 mL) se catabolizan por día, liberando casi 25 mg de hierro en el organismo, los cuales serán transportados en su mayor parte por la transferrina
La absorción de hierro se hace en la parte proximal del duodeno y está regulada en forma estricta.
En condiciones normales, el cuerpo regula estrechamente su contenido de hierro, por lo que un varón adulto sano sólo pierde cerca de 1 mg. diario, que se repone con la absorción intestinal. Las mujeres adultas tienen tendencia a la deficiencia de hierro porque algunas pierden cantidades excesivas de sangre durante la menstruación.
En el interior del enterocito, el hierro reducido puede almacenarse como ferritina o transferirse a través de la membrana basolateral hacia el plasma, donde lo transporta la tranferrina.
Al parecer el paso a través de la membrana basolateral se debe a otra proteína, tal vez la
proteína 1 reguladora del hierro (IREG1 ). Esta proteína puede interactuar con la proteína hefaestina , que contiene cobre y es similar a la ceruloplasmina. Se cree que la hefaestina tiene actividad de oxidasa de hierro, la cual es importante para la liberación de hierro desde las células. Por tanto, el Fe2+^ se convierte de nuevo en Fe3+, la forma en que la transferrina lo transporta en el plasma.
Los tejidos poseen receptores específicos para transferrina, los tejidos más ricos en receptores son los reticulocitos y el trofo- blasto de la placenta. También, se ha demostrado su presencia en una variedad de tipos de células incluyendo los fibroblastos, linfocitos, riñones, epitelio, varios tipos celu- lares tumorales, los progenitores de células hematopoyéticas, excluyendo los eritrocitos maduros.
Ferritina La ferritina es otra proteína importante en el metabolismo del hierro. En condiciones normales, la ferritina almacena hierro, el cual puede ser solicitado según las condiciones lo requieran. En situaciones de exceso de hierro (p. ej., hemocromatosis), las reservas corporales de hierro se incrementan en forma notable, existiendo mucha más ferritina en los tejidos, como en hígado y bazo. La ferritina contiene aproximadamente 23% de hierro, y la apoferritina tiene una masa molecular de de 18.5 kDa, las cuales rodean en forma miscelar casi 440 kDa. La ferritina se compone de 24 subunidades liga unos 3 000 a 4 500 átomos férricos. Normalmente existe poca ferritina en el plasma humano; no obstante, en los pacientes con exceso de hierro la cantidad de ferritina en el plasma se incrementa notablemente. La cantidad plasmática de ferritina puede ser cuantificada mediante un radioinmunoensayo, lo cual sirve como un índice muy sensible de las reservas de hierro en el organismo.
GAMAGLOBULINAS o INMUNOGLOBULINAS Las gammaglobulinas o inmunoglobulinas, llamados también anticuerpos, son glucopro- teínas sintetizadas por linfocitos B y células plasmáticas, en respuesta al estímulo
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antigénico. Su característica fundamental es que tiene la propiedad de unirse específicamente al antígeno que indujo su formación. Se les denomina Inmunoglobulina (IG) porque son proteínas formadas por grupos globulares y son capaces de transferir pasivamente la inmunidad a otro individuo. La fracción Gamma-globulínica está integrada por 5 clases básicas de inmunoglobulinas o anticuerpos. Existen entre 1,0 y 1,5 g/l de gama globulinas en el plasma humano normal. Las principales inmunoglobulinas del plasma que integran la fracción gama- globulina aparecen en la tabla. La abreviatura de inmunoglobulina utilizada es IgG, IgA, IgM, IgD e Ig E.
Estas 5 clases de inmunoglobulinas son heterogéneas.
Estructura de la IgG como tipo Los varios tipos de inmunoglobulinas poseen una estructura básica o subunidad. Presentan dos cadenas polipeptídicas ligeras idénticas (Cadenas L) y dos cadenas pesadas también idénticas (Cadenas H); que se ensamblan con puentes disulfuro adoptando una configu- ración espacial en forma de Y. Con un Pm promedio de 150 KD.
Las cadenas pesadas H (50KDa), tienen una longitud mayor con 450aa y las cadenas ligeras L (25 KDa.) tienen 214aa.. En total una subunidad de una Inmunoglobulina pesa 150 kDa.
La secuencia de aminoácidos de la cadena H, es la que determina la clase y subclase de Inmunoglobulina.
Los distintos tipos de cadenas pesadas H, a diferencia de las cadena livianas k y L, son características de cada tipo de inmunoglobina; así por ejemplo, la IgG, posee una cadena pesada γ denominada gama; la IgA posee una cadena pesada ά denominada alfa, la cadena pesada μ de IgM se denomina mi; las letras griegas δ (delta) y ε(epsilon) representan las cadenas pesadas de las inmunoglobulinas IgD e IgE respectivamente.
Solo existen dos tipos de cadenas ligeras: kappa y lambda. Las inmunoglobulinas con cadenas ligeras kappa predominan sobre las de tipo lambda. Debemos recordar que siempre en una inmunoglobulina las dos cadenas ligeras son idénticas
Así, una molécula de IgG en concreto podría definirse como γ 2 k2 o γ 2 L 2 y una IgA ά 2 k 2 o ά 2 L 2 y así sucesivamente.
Los tres principales grupos de inmunoglo- bulinas IgG, IgA, IgM se diferencian también por el número de Subunidades básicas en su estructura; la más simple de inmunoglobulina la IgG solo tiene una Subunidad de este tipo es decir H2L2, mientras que la IgM posee 5 de estas subunidades es decir (H2L2)5 y la IgA puede tener una o dos subunidades
Las inmunoglobulinas poliméricas IgA e IgM contienen también otra cadena de unión, glucoproteíca denominada J (peso molecular de 16000). Existe solo una cadena J por polímero de IgA o IgM.
Tanto las cadenas H, como las ligeras L de una inmunoglobulina, presentan una parte o región variable (V) en el extremo aminoterminal de la cadena y el resto de las cadenas son constantes, denominándose como VH – CH para las cadenas pesadas y VL – CL para las cadenas livianas.
El sitio de unión del antígeno (Fab), se localiza en los extremos N-terminales de cada par de cadenas H y L; esto es, en el extremo variable de las cadenas, que es único para cada anticuerpo. De esta manera la estructura variable primaria confiere especificidad a cada anticuerpo para un antígeno dado o a un grupo de antígenos estrechamente relacionados; mientras que la estructura constante CT, carboxilo terminal de las dos cadenas (CH y CL) proporciona la matriz fundamental que todas las moléculas de IgG necesitan para desempeñar sus funciones.
El anticuerpo puede ser hidrolizado por la enzima proteolítica papaína en la región bisagra, produciendo 3 fragmentos. Dos de ellos son idénticos, y cada uno se une al
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Por su carácter pentamérico tiene una gran eficiencia para activar el complemento y es receptor de antígeno en la superficie de las células B. No atraviesa la placenta.
IgD Su concentración es muy baja en el suero. Los linfocitos B en su plena madurez expresan IgD junto a IgM. Se sugiere que tiene la función de actuar como receptor de los linfocitos B para el antígeno.
IgE La concentración es muy baja en los sujetos normales. Se caracteriza por unirse a los basófilos y mastocitos a través de receptores de gran afinidad que estas células poseen para su extremo Fc.
El entrecruzamiento ligado de las moléculas de IgE fijadas a dichos receptores, producido por un antígeno polivalente, transduce una señal que
provoca la degranulación inmediata de los basófilos y mastocitos con liberación masiva de sustancias vasoactivas como histamina, serotonina y mediadores del inflamación como prostaglandinas y leucotrienos que producen bronco constriccion.
Esta Inmunoglobulina, meedia la hipersensibi- lidad inmediata como: en el shock anafiláctico, el asma alergico, la urticaria y el angioedema.
Además protege contra infecciones parasitarias, en especial contra infecciones helmínticas.
Ver cuadro de las características de las distintas inmunoglobulinas.
