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Un estudio muestra que las células sanguíneas necesitan óxido nítrico para administrar oxígeno
Los nuevos hallazgos sobre cómo los glóbulos rojos entregan oxígeno de los pulmones al tejido pueden significar que es hora de reescribir los libros de texto sobre cómo funciona el ciclo respiratorio.
Los investigadores dicen que el ciclo respiratorio es un sistema de tres gases que involucra oxígeno, dióxido de carbono y óxido nítrico.
En el procedimientos de la Academia Nacional de Ciencias, el cardiólogo Jonathan Stamler, profesor de medicina en la Escuela de Medicina de la Universidad Case Western Reserve en Cleveland, OH, y sus colegas describen cómo realizaron un estudio que muestra que el ciclo respiratorio involucra tres gases y no solo dos.
La convención actual describe el ciclo respiratorio como el uso de sangre para transportar dos gases: oxígeno y dióxido de carbono. Los glóbulos rojos captan oxígeno recién inhalado de los pulmones y lo llevan a las células de los tejidos del cuerpo, y recuperan el dióxido de carbono, un producto de desecho del metabolismo, para exhalarlo desde los pulmones.
Pero debido a lo que han encontrado, el profesor Stamler y sus colegas argumentan que el ciclo respiratorio también involucra un tercer gas, el óxido nítrico, que controla la liberación de oxígeno desde los glóbulos rojos hacia los tejidos que lo necesitan.
En su estudio, muestran que la hemoglobina, la proteína en los glóbulos rojos que capta oxígeno de los pulmones, también necesita llevar óxido nítrico para permitir que los vasos sanguíneos se abran y suministren oxígeno a los tejidos.
El profesor Stamler dice que "el flujo de sangre a los tejidos es realmente más importante en la mayoría de las circunstancias que la cantidad de oxígeno transportado por la hemoglobina. Por lo tanto, el ciclo respiratorio es en realidad un sistema de tres gases".
Él y sus colegas dicen que sus hallazgos transformarán nuestra comprensión del ciclo respiratorio y podrían salvar vidas.
Un estudio revela las bases moleculares del control del flujo sanguíneo en el ciclo respiratorio
Durante algún tiempo, los médicos han sabido que existe un desequilibrio entre la cantidad de oxígeno transportado en la sangre y la cantidad que se transmite a los tejidos, pero no por qué.
El profesor Stamler dice que su estudio muestra que han descubierto la base molecular de lo que controla el flujo sanguíneo en el ciclo respiratorio. El equipo cree que el óxido nítrico es la clave del suministro de oxígeno, y sin él el ciclo respiratorio no puede funcionar. El Prof. Stamler explica:
"Está en la proteína de la hemoglobina en sí misma, que tiene la capacidad de liberar el óxido nítrico junto con el oxígeno".
En un trabajo previo, el equipo demostró que el ciclo era más que un simple intercambio de dióxido de carbono y oxígeno. Descubrieron que los glóbulos rojos eran portados y también liberaron óxido nítrico, pero la biología subyacente no estaba clara.
En este nuevo estudio, los investigadores muestran cómo el óxido nítrico controla el flujo sanguíneo en los vasos sanguíneos pequeños dentro del tejido en un proceso conocido como "autorregulación del flujo sanguíneo".
Para su investigación, utilizaron ratones diseñados para carecer de la capacidad de transportar óxido nítrico en sus vasos sanguíneos rojos.
La incapacidad de transportar óxido nítrico en los glóbulos rojos significa que no entra oxígeno en los tejidos
Descubrieron que los ratones no podían oxigenar su tejido muscular; su autorregulación del flujo sanguíneo simplemente no funcionaba en ausencia de óxido nítrico. A pesar de que sus glóbulos rojos podían transportar una carga completa de oxígeno, simplemente no podían descargarlo.
Y cuando los investigadores indujeron una ligera falta de oxígeno (hipoxia) en los ratones, el flujo de sangre a sus órganos disminuyó drásticamente, lo que provocó ataques cardíacos e insuficiencia cardíaca.
En ratones normales, la falta de oxígeno provoca un aumento en el flujo sanguíneo, por lo que más sangre oxigenada llega a los tejidos y las células. Esto no sucedió en los ratones cuyos glóbulos rojos carecían de óxido nítrico.
El Prof. Stamler explica cómo los ratones tenían glóbulos rojos "que según todas las medidas tradicionales son completamente normales para transportar oxígeno y liberarlo y luego para recoger dióxido de carbono, sin embargo estos animales no pueden oxigenar sus tejidos. No tienen óxido nítrico en los glóbulos rojos, oxígeno la deficiencia no puede inducir la vasodilatación, que es esencial para mantener la vida tal como la conocemos ".
El estudio muestra que cuando el mecanismo que libera óxido nítrico del sitio de unión de aminoácidos en la hemoglobina funciona, los vasos sanguíneos se dilatan y permiten que los glóbulos rojos ricos en oxígeno fluyan al tejido.
Los hallazgos también proporcionan evidencia de que el flujo sanguíneo no está solo bajo el control de los vasos sanguíneos; los glóbulos rojos también están involucrados. Esto no se ha apreciado antes, con algunos científicos con la hipótesis de que la falta de flujo sanguíneo que causa ataques cardíacos y accidentes cerebrovasculares no tiene nada que ver con los glóbulos rojos: se trata de lo que sucede en los vasos sanguíneos. Los autores sugieren que esta visión debe ser revisada, como explica el Prof. Stamler:
"Dentro de los tejidos, los pequeños vasos y los glóbulos rojos juntos conforman la entidad crítica que controla el flujo sanguíneo. La disfunción de los glóbulos rojos es un contribuyente oculto a las enfermedades del corazón, pulmón y sangre, como ataque cardíaco, insuficiencia cardíaca, accidente cerebrovascular y lesión isquémica en los riñones ".
Implicaciones para las transfusiones de sangre y el suministro de sangre de la nación
El estudio también tiene implicaciones para las transfusiones de sangre. La evidencia reciente muestra que las transfusiones de sangre que carecen de óxido nítrico están relacionadas con un mayor riesgo de ataques cardíacos, enfermedades y muerte.
El profesor Stamler dice que los efectos que se informan en estos casos son similares a los observados en los ratones; el factor común es la falta de óxido nítrico.
"No es suficiente aumentar el contenido de oxígeno en la sangre mediante transfusión: si se dispara el mecanismo de óxido nítrico, el oxígeno no puede llegar a su destino. Sabemos que la sangre en un banco de sangre es deficiente en óxido nítrico, por lo que infundir esa sangre puede causar tapar los vasos sanguíneos en los tejidos, empeorando las cosas ", señala y concluye:
"Básicamente, el flujo sanguíneo no se puede autorregular (aumentar) sin óxido nítrico.En términos de desarrollo de terapias futuras, el objetivo debe ser restaurar la función de los glóbulos rojos, completa con la capacidad de entrega de óxido nítrico. En cuanto al suministro de sangre de la nación, la sangre debe reponerse con óxido nítrico ".
Los fondos para la investigación provinieron de los Institutos Nacionales de Salud, la Agencia de Proyectos de Investigación Avanzada de Defensa, la Escuela de Medicina de la Universidad Case Western Reserve y el Centro Médico Case de los Hospitales Universitarios.
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