Autor: Dr. Alberto López Bascopé

Y, así por eones el oxígeno mantuvo su reinado de soledad, únicamente rodeado de unos cuantos electrones que sin parar de girar, cual incompleto séquito de sirvientes, se mantenían cerca de él, retenidos por fuerzas de atracción; pero él, en su reino se mantenía con la incertidumbre (Principio de incertidumbre de Heisenberg) de no saber dónde se encontraban sus electrones, y apesumbrado por la certeza de que faltaban algunos, así se mantenía siempre al acecho por conquistar nuevos esclavos provenientes de otros reinos, para poder saciar su sed de estabilidad. Pero al fin y al cabo, vale más la nobleza de familia que la adquirida por la fuerza y hablando de átomos solo la tienen los que poseen 8 electrones en su último orbital (familia de gases nobles: helio, argón, xenón, etc.)

Y esta soledad terminó cuando alguien toco sus puertas, y ese intruso era la inteligencia humana que después de inmemorables tiempos se había ido desarrollando (hace unas semanas se descubrió en África restos óseos de primates bípedos anteriores inclusive a la famosa Lucy, y datan de alrededor de casi 5 millones de años) lenta pero firmemente:

Y nuestra condición humana que nos ata hacia esa ansia de ser protagónicos también se manifestó en los primeros estudios sobre el oxígeno, la historia del descubrimiento del oxígeno es por lo demás interesante y ha sido revisada en varios artículos, el más completo por el profesor Severinghaus, y el Editorial del profesor Lindahl en el que se pregunta, ¿Quien realmente lo descubrió?

Y a partir de su descubrimiento, y el sospechar de su importancia en la vida y su aplicación en Medicina su empleo creció exponencialmente, en el inició se lo empleo para un sin fin de posibles aplicaciones y por diversas vías, incluyendo aplicaciones en forma de enema:

Fue hasta los principios del 1900 en que con los trabajos de Haldane se marcaron las bases científicas para su empleo. Y así como dice una vieja canción de Julio Iglesias… -cada día más necesito saber de ti…- nuestros científicos fueron descubriendo lentamente sus secretos:

Pero es hasta mediados de los 50 en que la ciencia realmente inicia a entender para qué realmente sirve el oxígeno en el organismo. Y ante una pregunta así la mayoría de nosotros respondería: Para producir energía, pero la realidad es que la respuesta no es del todo correcta, ni así de sencilla. Pero antes el oxígeno debe de llegar hasta su sitio de empleo a partir de ese 21% teórico del medio ambiente (teórico porque esas cifras son variables en especial a nivel del interior de los continentes), ingresa a nuestra economía por muchos caminos dependiendo del animal en cuestión:

En los mamíferos: de los pulmones se distribuirá al resto del organismo:

Y esos 150 mm de presión parcial de oxígeno (a nivel del mar) rápidamente empiezan a disminuir a medida que nos alejamos de los pulmones:

Son muchos los factores que intervienen en el transporte de oxígeno hacia los tejidos, algunas influyen positivamente, otras al contrario empeoran su traslado o liberación por parte de la Hb:

En la revisión seguiremos este aspecto: la creciente disminución de la concentración del oxígeno hasta su arribo a las células periféricas.

En general podemos afirmar que todas las células de los mamíferos requieren de oxígeno para sobrevivir y que el límite de difusión del oxígeno es de 100 a 200 µm , es por ello que se requiere de la cercanía de vasos sanguíneos con flujo constante y con contenido de O2 .

Y aquí, nuevamente nos damos cuenta de que en éste mundo no hay democracia, siempre existirán los ricos y los pobres, pero esa pobreza es al final la que proporcionará fortaleza de sobrevida, y veremos porqué:

En la zona proximal al capilar arteriolar la presión parcial de oxígeno es de 13 kilopascales (nomenclatura internacional), las células que viven en estos alrededores recibirán oxígeno con un alto gradiente debido a las cortas distancias, por ello a nivel de sus membranas externas estará alrededor de 3 a 5, en su interior 2,7, pero a nivel mitocondrial será menor de 1,3. Pero a medida que el capilar se aproxima al lado venular la presión parcial cae drásticamente, llegando hacia el final a una media de 5 kPa, por lo que las células de estas zonas pobres recibirán mucho menos oxígeno, a veces por debajo de la mitad de lo que obtienen las primeras (a nivel mitocondrial menos de 0,7 kPa). Existen algunas células como las endoteliales de las arterias pulmonares que viven permanentemente con niveles de oxígeno por debajo de 1 kPa:

Esas células, cuya mitocondria ya normalmente esta viviendo con niveles de oxígeno de alrededor de 1 mm de presión, son capaces de tolerar, si se disminuye paulatinamente, en días su nivel de oxígeno, hasta la anoxia completa y aún retienen capacidad de mitosis celular, y ésta capacidad solo esta limitada por la presencia de frenos genéticos a nivel de los telómeros de ciertos cromosomas.

Esto significa que aún en condiciones normales de “oxigenación” existen células en nuestro organismo viviendo en condiciones de hipoxia crónica. En nuestra fisiología existen sistemas de control para asegurar el aporte del oxígeno a varios niveles:

Por lo que deben de existir, a nivel celular, sistemas generales y específicos para sensar los niveles del oxígeno, que una vez disminuido lo detecten, y preparen a la célula en cuestión, y que además, informen al resto de las células del organismo del déficit con el objetivo de irse preparando bioquímicamente.

Pero el estudio de tales sensores no ha sido fácil para los investigadores, por el contrario, ha sido muy elusivo. Las investigaciones para determinar la causalidad del cáncer han permitido dar respuestas en estos últimos años, y esto se debe a que el crecimiento desproporcionado del tejido canceroso hace que grupos celulares se encuentren en hipoxia continua, es por ello que los sistemas de invasión tumoral deben su éxito en parte a asegurar un adecuado aprovisionamiento de vituallas, es decir oxígeno y nutrientes, y para ello los tejidos tumorales llevan consigo lo necesario para sobrevivir: la información genética, que porta los planes necesarios para echar andar los mecanismos de angiogénesis, que en mucho se basan en la capacidad para sensar los pobres niveles de O2 .

La presencia física de sistemas de receptores a nivel de membrana que midan los niveles de oxígeno y traduzcan la información hacia el interior de la célula no se ha determinado, más bien se tratan de sistemas de procesos bioquímicos intracelulares que al depender del oxígeno para reacciones de óxido reducción se alteran cuando éste falta, y de esa manera inicia la activación de familias de proteínas Hem dependientes (en general poseen un metal: el hierro o menos frecuente el cobre), uno de éstos sistemas y hasta el momento el más estudiado es el sistema HIF-1.

Su actividad se inicia con la activación de un sistema enzimático a nivel de la membrana celular, la Tirosin Cinasa, ésta enzima ha sido recientemente involucrada en los mecanismos de protección de la eritropoyetina en situaciones de isquemia-anoxia cerebral (referencia más adelante):

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