Nell'uomo le forme embrionale e fetale dell'emoglobina hanno un'affinità per l'ossigeno maggiore rispetto a quella degli adulti. Ciò è dovuto?

Negli esseri umani, le forme embrionali e fetali dell’emoglobina hanno un’affinità per l’ossigeno maggiore rispetto a quella degli adulti. Ciò è dovuto principalmente alla presenza di un tipo specifico di catena globinica chiamata catena gamma-globinica. Durante lo sviluppo embrionale e fetale, il tipo di emoglobina predominante è l'emoglobina F (HbF), che consiste di due catene globiniche alfa e due catene globiniche gamma. Rispetto all'emoglobina adulta (emoglobina A o HbA), che ha due catene globiniche alfa e due catene globiniche beta, l'HbF mostra una maggiore affinità per l'ossigeno.

Le catene di globine gamma nell'HbF hanno un'affinità intrinseca per l'ossigeno maggiore rispetto alle catene di globine beta presenti nell'HbA. Questa differenza è attribuita a diverse variazioni strutturali tra le catene globiniche gamma e beta. Un fattore chiave è la presenza di un amminoacido specifico chiamato serina in posizione 143 nella catena della gamma globina. Nell'HbA questa posizione è occupata dall'istidina. Il residuo di serina nell'HbF consente la formazione di un ulteriore legame idrogeno con l'ossigeno, che contribuisce ad aumentare l'affinità per l'ossigeno.

Inoltre, le catene globiniche gamma hanno un grado di cooperatività più elevato rispetto alle catene globiniche beta. La cooperatività si riferisce al fenomeno in cui il legame dell'ossigeno a una subunità di una molecola di emoglobina facilita il legame dell'ossigeno alle altre subunità. La maggiore cooperatività dell’HbF consente una curva di legame dell’ossigeno più ripida, con conseguente maggiore aumento della saturazione di ossigeno a concentrazioni di ossigeno più basse.

La maggiore affinità per l'ossigeno dell'HbF è cruciale per lo sviluppo fetale. Assicura che il feto possa estrarre efficacemente l'ossigeno dalla circolazione materna, dove la tensione dell'ossigeno è inferiore rispetto a quella dei polmoni dell'adulto. Di conseguenza, il feto può ottenere ossigeno sufficiente per le sue esigenze metaboliche nonostante la minore concentrazione di ossigeno nell’ambiente uterino.

Dopo la nascita, la produzione di HbF diminuisce gradualmente e quella di HbA aumenta. La transizione da HbF a HbA è generalmente completa entro i primi mesi di vita. Questo cambiamento nei tipi di emoglobina è regolato da vari fattori, inclusi i cambiamenti nell’espressione genetica, i livelli di ossigeno e la disponibilità delle catene globiniche.