Este capítulo é mais relevante para a Secção F8(ii) do Plano de Estudos Primário CICM 2017, que espera que os candidatos ao exame sejam capazes de “descrever o transporte de dióxido de carbono no sangue, incluindo o efeito Haldano e o deslocamento do cloreto”. Embora nunca ninguém tenha perguntado a um CICM SAQ usando a frase “o que é o efeito Haldane?” é claramente uma pergunta justa e as pessoas devem esperar saber isso para este exame. Como a maioria das pessoas sãs, Haldane não se referiu a esta coisa como “meu efeito”, embora ele pudesse claramente tê-lo feito com o mínimo de falsa modéstia, porque na verdade foi o próprio sangue desfibrado de Haldane que foi usado para o experimento.

Em resumo:

Tebboul & Scheeren (2017) oferece uma explicação sem gordura, e o seu artigo está disponível gratuitamente. Se alguém quer gordura e folhos, pode ir a esta excelente crítica de Itiro Tyuma (1984). Embora não seja essencial, pode-se também querer ler o artigo original de J.S Haldane, onde ele foi o terceiro autor (Christiansen et al, 1914).

Definição do efeito Haldane

Não há uma definição formal aqui, mas felizmente praticamente todos os autores que já escreveram sobre o assunto sentiram a necessidade de prefaciar o seu artigo com algumas palavras introdutórias, onde inevitavelmente fazem uma tentativa de definir este fenómeno, ou pelo menos de o resumir de forma tão medíocre que é coberto por uma única frase. Uma definição representativa, portanto, poderia ser:

“O efeito Haldane é um fenômeno físico-químico que descreve o aumento da capacidade do sangue de transportar CO2 em condições de diminuição da saturação da hemoglobina”

Or algo parecido. Na realidade, o efeito Haldane e o efeito Bohr são expressões diferentes do mesmo mecanismo molecular que não tem nada a ver com o CO2 (que por acaso é apenas o ligante de interesse na fisiologia respiratória). Realisticamente, existem inúmeros outros agentes moleculares (prótons, íons inorgânicos como o cloreto, fosfatos orgânicos como o 2,3-DPG) que se ligam à hemoglobina desoxigenada com maior afinidade. Ao mesmo tempo, a acção de ligar estas várias moléculas tende a estabilizar o estado T desoxigenado da molécula de hemoglobina, diminuindo a sua afinidade pelo oxigénio (que é basicamente o efeito Bohr). Assim, se alguém fosse fiel aos factos, seria forçado a admitir que ambos os efeitos deveriam realmente ter a mesma definição:

“O efeito Bohr-Haldane é um fenómeno físico-químico que descreve as alterações de afinidade para a ligação do ligante não oxigenado pela hemoglobina que resultam das alterações de conformação induzidas no tetrâmero da hemoglobina pela ligação do oxigénio à hemoglobina”

No entanto, isso não é exactamente o que acontece com a língua. Também ninguém entre a população examinadora do CICM ficaria particularmente chateado se preferisse a definição anteriormente mencionada, centrada no carboxi. Os efeitos Haldane e Bohr são geralmente separados na literatura universitária. Além disso, os guias de estudo historicamente orientados para exames, como o de Brandis The Physiology Viva, tendem a discuti-los como fenômenos separados, provavelmente porque a sua relevância clínica é um pouco diferente. Em qualquer caso, provavelmente seria bom citar apenas Nunn’s:

” a diferença na quantidade de dióxido de carbono transportado, na constante PCO2, em sangue oxigenado e desoxigenado”

Efeito haldano devido ao transporte de CO2 por hemoglobina desoxigenada

O fato de que o CO2 pode se ligar a aminoácidos para formar carbaminoácidos e bases conjugadas de carbamatos já foi discutido em outros lugares. A questão é, o que torna a hemoglobina de glóbulos vermelhos tão especial, e como isso muda quando a hemoglobina é oxigenada?

Em resumo:

• CO2 liga-se ao N-terminal não carregado α-grupos aminados em α e β subunidades de hemoglobina
• Oxygenação do átomo de ferro da hemoglobina em uma molécula de hemoglobina é um modulador aloétrico heterotrópico desses locais de ligação de CO2 porque introduz uma alteração conformacional no tetrâmero da hemoglobina (cooperatividade positiva)
• Como resultado dessa modulação aloétrica, O CO2 tem maior afinidade com o estado T desoxigenado do que com o estado R
• Este mecanismo contribui com 70% do total do transporte de CO2 devido ao efeito Haldane (Roughton, 1964), e portanto cerca de 10-15% para o transporte total de CO2 no sangue.

Esse provavelmente é bom o suficiente para o trabalho governamental, mas se alguém realmente quiser submergir no pântano purgante das minúcias fisiológicas, o artigo de Austen Riggs de 1988 servirá como um excelente ponto de partida. Como mencionado acima, o “efeito” não se limita ao CO2, mas é um fenômeno que também envolve a ligação promíscua da hemoglobina com várias outras espécies de íons. A hemoglobina desoxigenada é uma prostituta maciça para prótons, por exemplo. O ato de desoxigenar completamente um volume de sangue (até um SaO2 de 0%) suga protões suficientes para aumentar o pH do volume em 0,03, de acordo com Nunn’s (p. 155 da 8ª edição). Esta é uma boa maneira de seguir para a próxima secção:

Efeito haldano devido ao aumento do efeito tampão pela hemoglobina

Again, in summary:

• Cada molécula de tetrâmero de hemoglobina tem 38 resíduos de histidina carregados, dos quais quatro estão ligados ao grupo da hemoglobina.
• A constante de dissociação de cada um destes resíduos de histidina é influenciada pela oxigenação da hemoglobina
• Como resultado, quando a hemoglobina perde oxigénio, o tetrâmero de hemoglobina como um todo torna-se mais básico.

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• Isso remove os iões de hidrogénio da solução (ou seja tampona a solução)
• O efeito disto no equilíbrio de bicarbonato e ácido carbónico favorece a conversão do ácido carbónico em bicarbonato

Assim, a perda de oxigénio do tetrâmero de hemoglobina, por tamponamento, aumenta a quantidade de CO2 transportado sob a forma de bicarbonato

Tal provavelmente contribui apenas com cerca de 30% do efeito Haldane. Também contribui para a alteração do pH do sangue venoso. O sangue venoso normalmente seria bastante ácido devido à presença de CO2 extra (6mm Hg mais que o sangue arterial), mas o efeito tamponante da hemoglobina desoxigenada restaura seu pH mais próximo da normalidade, tanto que algumas amostras venosas podem substituir com segurança a arterial para a medida do pH entre os pacientes com DE.

Consequências do efeito Haldane para o transporte total de CO2

Avalia-se, vê-se obrigado a olhar para este diagrama da curva de dissociação do dióxido de carbono.

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Observar que existe uma diferença entre o conteúdo de carbamato arterial e venoso. Entretanto, a diferença permanece bastante estável ao longo do contínuo de 10mmHg a 80 mmHg de CO2. É como se o PaCO2 real não importasse. De facto, é esse o caso: a diferença entre o teor de carbamato arterial e venoso de CO2 deve-se puramente à diferença no nível de oxigenação da hemoglobina. Ocasionalmente, espera-se identificar o “ponto arterial” e o “ponto venoso” nessas curvas, que ilustram como o efeito Haldane contribui para a diferença (menor) no conteúdo total de CO2 entre o sangue arterial e o sangue venoso misto. Em suma, embora a diferença total seja menor, o efeito Haldano é responsável por mais de um terço dela.

Para ver estes um pouco mais de perto:

Este diagrama, comum entre os livros didáticos, ilustra que se a saturação de oxigênio do sangue for aumentada, a pressão parcial de CO2 também aumentará, pois mais CO2 será liberado de seus locais de ligação. Especificamente, se o sangue venoso misto (SpO2 = 75%) se tornasse totalmente oxigenado, o PaCO2 aumentaria de 40 para 46 mmHg. Ao mesmo tempo, o conteúdo total de CO2 permaneceria o mesmo. Estendendo a linha mais à direita, observa-se que, se o sangue venoso misturado fosse, de alguma forma, totalmente oxigenado sem qualquer alteração no seu teor de CO2, o PaCO2 aumentaria de 46 mmHg para cerca de 55 mmHg.

Se se prestasse atenção, notar-se-ia que este fenômeno, se contribuísse de forma útil para a respiração, deveria ocorrer em intervalos de tempo minúsculos, aproximadamente de acordo com o tempo gasto pelos eritrócitos no capilar. Se demorasse mais do que isso, só se conseguiria uma circulação arterial enriquecida com dióxido de carbono. Felizmente, como demonstra o gráfico levemente colorido de Klocke (1973), todo o processo ocorre em décimos de segundo: