Heparina

miniatura|dereita|Heparina.
miniatura|dereita|Estrutura tridimensional da heparina.

A **heparina** (do grego ηπαρ, *hepar*, fígado), é un polisacárido sulfatado do grupo dos glicosaminoglicanos, que se utiliza como anticoagulante. Ten a maior densidade de carga negativa de todas as biomoléculas coñecidas. Tamén se usa en diversos aparellos médicos e de laboratorio para formar unha superficie anticoagulante interna, tales como tubos de ensaio e máquinas de hemodiálise.

Aínda que o seu uso médico principal é como anticoagulante, o seu verdadeiro papel fisiolóxico no corpo non está claro, porque a misión da anticoagulación no sangue lévana a cabo fundamentalmente os proteoglicanos con heparán sulfato (e non a heparina) derivados das células do endotelio vascular. A heparina almacénase normalmente nos gránulos secretorios dos mastocitos, e é liberada nos vasos sanguíneos nos sitios onde hai danos tisulares. Suxeriuse que, en vez da anticoagulación, a misión principal da heparina no organismo podería ser a defensa dos tecidos danados contra a invasión de bacterias e materiais estraños. Ademais, a heparina é unha substancia conservada evolutivamente en moitos taxons de animais, incluídos algúns invertebrados que non teñen sistemas de coagulación sanguínea comparables.

## Estrutura química 
A heparina nativa é un polímero cun peso molecular de 3 a 30 kDa, pero o peso molecular medio dos preparados de heparina comerciais é de 12 kDa a 15 kDa. A heparina é un membro da familia dos glicosaminoglicano (entre os que tamén se inclúe outra molécula moi relacionada, o heparán sulfato) e consta dunha unidade repetida dun disacárido variablemente sulfatado.
As principais unidades de disacárido que poden aparecer na heparina son as que se mostran máis abaixo. A unidade disacárida máis común está composta por ácido idurónico con sulfatación 2-O e glicosamina N-sulfatada con sulfatación 6-O, IdoA(2S)-GlcNS(6S). As heparinas con esta unidade disacárida supoñen, por exemplo, o 85% das heparinas extraídas do pulmón de vaca e o 75% das da mucosa intestinal porcina.
Aínda que non se mostran abaixo, poden aparecer tamén disacáridos raros que conteñen glicosamina con sulfatación 3-O (GlcNS(3S,6S)) ou cun grupo amino libre (GlcNH3+). En condicións fisiolóxicas, os grupos éster e amida sulfato están desprotonados e atraen ións de carga positiva, que forman sales de heparina. É en forma de sales como se administra a heparina como anticoagulante.

Unha unidade de heparina (a "unidade Howell") equivale a 0,002&nbsp;mg de heparina pura, a cal é a cantidade requirida para manter fluído 1 mL de sangue de gato durante 24 horas a 0&nbsp;°C.

Ficheiro:GlcA-GlcNAc.png|**GlcA-GlcNAc**
Ficheiro:GlcA-GlcNS.png|**GlcA-GlcNS**
Ficheiro:IdoA-GlcNS.png|**IdoA-GlcNS**
Ficheiro:IdoA(2S)-GlcNS.png|**IdoA(2S)-GlcNS**
Ficheiro:IdoA-GlcNS(6S).png|**IdoA-GlcNS(6S)**
Ficheiro:IdoA(2S)-GlcNS(6S).png|**IdoA(2S)-GlcNS(6S)**

### Abreviaturas 
* **GlcA** = β-D-ácido glicurónico
* **IdoA** = α-L-ácido idurónico
* **IdoA(2S)** = ácido 2-O-sulfo-α-L-idurónico
* **GlcNAc** = 2-desoxi-2-acetamido-α-D-glicopiranosil
* **GlcNS** = 2-desoxi-2-sulfamido-α-D-glicopiranosil
* **GlcNS(6S)** = 2-desoxi-2-sulfamido-α-D-glicopiranosil-6-O-sulfato

### Estrutura tridimensional 
A estrutura tridimensional da heparina é bastante complicada debido a que o ácido idurónico pode presentarse en dúas conformacións de baixa enerxía cando está nunha posición interna nun oligosacárido. O equilibrio conformacional está influenciado polo estado de sulfatación das unidades de glicosamina adxacentes. Non obstante, determinouse a estrutura en disolución dun dodecasacárido de heparina composto só por seis unidades repetidas de GlcNS(6S)-IdoA(2S) utilizando unha combinación de espectroscopía de resonancia magnética nuclear e técnicas de modelaxe molecular. Construíronse dous modelos, un no cal todos os IdoA(2S) estaban na conformación 2S0 (indicados por **A** e **B** abaixo), e outro no cal están na conformación 1C4 (indicados por **C** e **D** abaixo). Porén, non hai probas que suxiran que aparezan cambios entre estas conformacións. Estes modelos corresponden ao código dos bancos de datos de proteínas 1HPN.

400px|Dúas estruturas da heparina.

Na imaxe de arriba:
* **A** = 1HPN (todos os residuos de IdoA(2S) están na conformación 2S0) Jmol viewer
* **B** = modelo de *A* de espazo cheo do raio de van der Waals
* **C** = 1HPN (todas os residuos de IdoA(2S) na conformación 1C4) Jmol viewer
* **D** = modelo de *C* de espazo cheo do raio de van der Waals

Nestes modelos a heparina adopta unha conformación helicoidal, a rotación da hélice sitúa grupos de sulfatos a intervalos regulares de arredor de 17 ángstroms (1,7 nm) a cada lado do eixe da hélice.

## Aplicacións médicas 
A heparina é un anticoagulante natural producido polos basófilos e as células mastoides ou cebadas. Os efectos anticoagulantes da heparina impiden a formación de novos coágulos e o aumento dos coágulos xa existentes no sangue. A heparina non destrúe directamente os coágulos xa formados (a diferenza do activador do plasminóxeno tisular), senón que facilita que funcionen normalmente os mecanismos naturais de lise dos coágulos (fibrinólise) para que destrúan os coágulos formados. A heparina non degrada a fibrina, pero impide a conversión do fibirinóxeno en fibrina (só os trombolíticos poden destruír un coágulo).
A heparina úsase xeralmente como anticoagulante nas seguintes doenzas:
* síndrome coronaria aguda, por exemplo, o infarto de miocardio
* fibrilación auricular
* trombose venosa profunda e embolia pulmonar
* bypass cardiopulmonar en cirurxía cardíaca.
* osixenación por membrana extracorporal (ECMO), circuíto para o soporte vital extracorporal en coidados intensivos
* hemofiltración
* catéteres internos

### Mecanismo de acción 
A heparina e os seus derivados de baixo peso molecular (como a enoxaparina, dalteparina, tinzaparina) son efectivos na prevención das tromboses venosa profunda e embolias pulmonares en pacientes de risco, pero non hai evidencia de que algún deles sexa máis efectivo ca o outro na prevención da mortalidade. A heparina únese ao inhibidor encimático antitrombina III causándolle un cambio conformacional, que o activa ao incrementar a flexibilidade do bucle do seu sitio activo. A antitrombina activada actúa sobre a trombina inactivándoa e sobre outras proteases implicadas na coagulación do sangue, principalmente sobre o factor Xa. O grao de inactivación destas proteases causado pola antitrombina pode aumentar ata 1000 veces debido á unión da heparina.

A antitrombina III únese a unha secuencia de sulfatación pentasacárida específica do polímero de heparina, que é a seguinte:

GlcNAc/NS(6S)-GlcA-GlcNS(3S,6S)-IdoA(2S)-GlcNS(6S)

O cambio conformacional na antitrombina ao unirse a heparina é o que causa que inhiba o factor Xa. Porén, para inhibir a trombina, esta debe tamén unirse ao polímero de heparina nun sitio proximal do pentasacárido. A densidade de carga negativa tan alta da heparina contribúe á súa forte interacción electrostática coa trombina. Polo contrario, a actividade antifactor Xa require só o sitio de unión pentasacárido.

[esquerda|miniatura|500px|Estrutura química do [fondaparinux.]]

Esta diferenza de tamaño levou ao desenvolvemento como anticoagulantes farmacéuticos de heparinas de baixo peso molecular (LMWHs) e, máis recentemente, ao do fondaparinux. O obxectivo das heparinas de baixo peso molecular e do fondaparinux é ter unha actividade antifactor Xa en vez dunha actividade antitrombina (IIa), que facilite unha regulación máis sutil da coagulación e unha mellora dos resultados terapéuticos. A estrutura química do fondaparinux móstrase na imaxe. Trátase dun pentasacárido sintético, cuxa estrutura química é case idéntica á da secuencia pentasacárida de unión que pode atoparse na heparina polimérica e no heparán sulfato.

Co uso de heparinas de baixo peso molecular e fondaparinux, hai un risco reducido de osteoporose e trombocitopenia inducida por heparina. Tampouco se require a monitorización do tempo de tromboplastina parcial activado e non reflicte o efecto anticoagulante, xa que é insensible ás alteracións do factor Xa.

O *danaparoid*, unha mestura de heparán sulfato, dermatán sulfato, e condroitín sulfato, pode utilizarse como anticoagulante en pacientes que presentan trombocitopenia inducida por heparina. Como o danaparoid non contén heparina nin fragmentos de heparina, os efectos cruzados entre o danaparoid e os anticorpos inducidos pola heparina son de menos do 10%.

Os efectos da heparina mídense no laboratorio polo tempo de tromboplastina parcial (o tempo que tarda o plasma sanguíneo en coagular).

### Administración 
A heparina adminístrase por vía parenteral porque non se absorbe no tacto gastrointestinal, debido á súa carga negativa e gran tamaño. A heparina pode administrarse por inxección intravenosa ou subcutánea; non se realizan inxeccións intramusculares a causa do seu potencial de formar hematomas. Debido á súa curta vida media biolóxica de aproximadamente unha hora, a heparina debe administrarse con certa frecuencia ou como unha infusión continua. Porén, o uso de heparina de baixo peso molecular permite administrar unha soa dose diaria, polo que non é precisa a infusión continua do produto. Se cómpre un efecto anticoagulante de longa duración, a heparina xeralmente só se usa ao comezo da terapia, ata que o anticoagulante oral warfarina empece a facer efecto.

Os detalles concretos da administración de heparina varían nas distintas directrices de práctica clínica:

* Axuste da dose de heparina non baseada no peso. En 2003 e 2008 fixéronse diversos avances na produción sintética de heparina.

### Reaccións adversas 
Un efecto secundario grave da heparina é a trombocitopecia inducida por heparina. Está causada por unha reacción inmunolóxica na que as plaquetas (trombocitos) son o branco da resposta inmunolóxica, o que causa a destrución das plaquetas e o seu número diminúe(trombocitopenia). Esta condición é normalemnte reversible, e pode xeralmente evitarse co uso de heparinas sintéticas. Existe tamén unha forma benigna de trombocitopenia asociada co uso inicial da heparina, que desaparece sen ter que parar a terapia con heparina.

Hai dous efectos secundarios non hemorráxicos do tratamento con heparina. O primeiro é a elevación dos niveis séricos de aminotransferase, que se produce no 80% dos pacientes que recibiron heparina. Esta anormalidade non está asociada con trastornos hepáticos, e desaparece co cesamento do tratamento. O segundo trastorno é a hipercalemia, que se dá no 5 a 10% dos pacientes tratados con heparina, e é o resultado da supresión da aldosterona inducida por heparina. A hipercalemia pode aparecer poucos días despois do comezo da terapia. Máis raramente, poden presentarse efectos secundarios como alopecia e osteoporose se o uso é crónico.

Como acontece con moitas drogas, a sobredose de heparina pode ser fatal . Houbo varios casos de mortes hospitalarias accidentais por sobredose de heparina . Mesmo houbo en 2006 un caso de homicidios múltiples realizados por unha enfermeira na República Checa, que administrou deliberadamente sobredoses de heparina a varios pacientes, asasinando a sete deles.

### Antidotos contra a sobredose de heparina 
O sulfato de protamina (1&nbsp;mg por cada 100 unidades de heparina administradas nas anteriores catro horas) é un produto que se administra para contrarrestar os efectos anticoagulantes da heparina.

### Historia 
Descubriuse en 1916, aínda que os ensaios clínicos con ela non comezaron ata 1935. Foi illada por primeira vez de células de fígado de can, feito do que procede o seu nome (*hepar* ou "ήπαρ" significa "fígado" en grego). O descubrimento da heparina pode atribuírse aos traballos de dous investigadores: Jay McLean e William Henry Howell.

En 1916, McLean, un estudante de segundo ano de medicina na Universidade Johns Hopkins, estaba traballando baixo a dirección de Howell investigando preparacións pro-coagulantes, e illou das células hepáticas caninas un fosfátido liposoluble anticoagulante. Foi Howell en 1918 quen acuñou o termo *heparina* para este tipo de anticoagulante liposoluble. Ao inicio da década de 1920, Howell illou un polisacárido hidrosoluble anticoagulante, o cal foi tamén denominado *heparina*, aínda que era diferente das preparacións de fosfátidos illadas previamente. É probable que o taballo de McLean como cirurxián cambiase o enfoque do grupo de Howell na procura de anticoagulantes, o que finalmente levou á descuberta do polisacárido.

Na década de 1930, varios científicos investigaron a heparina. En 1935 Erik Jorpes no Karolinska Institutet publicou as súas investigacións sobre a estrutura da heparina, o que fixo posible que a compañía sueca Vitrum AB lanzase ao mercado o primeiro produto de heparina para uso intravenoso en 1936. Entre 1933 e 1936, os Connaught Medical Research Laboratories, que entón formaban parte da Universidade de Toronto, perfeccionaron unha técnica para producir heparina segura e non tóxica que podía ser administrada aos pacientes en solución salina. Os primeiros ensaios humanos coa heparina comezaron en 1935, e, en 1937, estaba xa claro que a heparina dos laboratorios Connaught era segura, de fácil dispoñibilidade e efectiva como anticoagulante sanguíneo. Antes de 1933, a heparina estaba dispoñible, pero só en pequenas cantidades, e era extremadamente cara, tóxica, e, como consecuencia non tiña importancia para a medicina.

### Desenvolvemento de novos fármacos 
Como se mostra na táboa, existe un gran potencial para o desenvolvemento de estruturas similares á heparina con utilidade farmacolóxica para tratar diversas enfermidades, ademais do uso actual como anticoagulante.

(- indica que non se dispón de información)

Como a heparina ten efecto sobre unha gama tan ampla de enfermidades, están desenvolvéndose moitos fármacos con estruturas moleculares idénticas ou similares ás de certas partes da cadea do polímero de heparina. Esta bacteria pode utilizar tanto a heparina coma o heparán sulfato como a súa única fonte de carbono e nitróxeno. Para poder facer isto a bacteria ten diversos encimas como liases, glicuronidases, sulfoesterases, e sulfamidases. Os encimas máis usados nos estudos da heparina e heparán sulfato son as liases. A bacteria produce tres liases, heparinases I (co número EC 4.2.2.7), II (sen número EC asignado) e III (co número EC 4.2.2.8), e cada unha delas ten distinta especificidade de substrato, tal como se detalla na táboa.

As liases cortan as cadeas de heparina e heparán sulfato por un mecanismo de eliminación beta. Esta acción xera un dobre enlace insaturado entre os carbonos 4 e 5 do residuo de uronato. O uronato insaturado nos carbonos 4 e 5 denomínase ΔUA ou UA. É un cromóforo sensible aos raios ultravioletas (absorción máxima a 232&nbsp;nm), permite que sexa estudada a velocidade de dixestión encimática, e proporciona un método axeitado para a detección dos fragmentos producidos pola dixestión encimática.

### Propiedades químicas 
O ácido nitroso pode utilizarse tamén para despolimerizar quimicamente a heparina e o heparán sulfato. O ácido nitroso pode utilizarse a pH 1,5 ou a pH maior de 4. En ambas as condicións os efectos desaminativos do ácido nitroso cortan a cadea de heparina. Tanto a pH maior de 4 coma a 1,5, a escisión desaminativa da cadea ocorre entre GlcNS-GlcA e GlcNS-IdoA, pero sempre a unha velocidade menor no pH alto. A reacción de desaminación, e, por tanto, a escisión da cadea, é independente da O-sulfatación de cada unidade monosacárida.

A pH baixo, a escisión desaminativa da cadea causa a liberación de SO4 inorgánico, e a conversión da GlcNS a anhidromanosa (aMan). O tratamento con ácido nitroso a pH baixo é un excelente método para distinguir os polisacáridos N-sulfatados, como a heparina e o heparán sulfato, dos polisacáridos non N-sulfatados, como o condroitín sulfato e o dermatán sulfato, estes últimos non susceptibles á escisión por ácido nitroso.

## Conservación na evolución 
Ademais de extraerse dos tecidos bovinos e porcinos, que son as fontes habituais da heparina farmacéutica, a heparina foi extraída e caracterizada tamén das seguintes especies:

# Pavo
# Balea
# Dromedario
# Rato
# Humanos
# Lagosta (crustáceo)
# Mexillón de río
# Ameixa
# Camarón
# Cangrexo dos mangleiros
# Ourizo de mar (Clypeasteroida)  A liberación de histamina das células mastoides no lugar onde se produciu o dano tisular contribúe á resposta inflamatoria. A razón fundamental que está detrás do uso destes xeles tópicos pode ser que bloquean a actividade da histamina liberada, e así axudan a reducir a inflamación.
* A heparina adquire a capacidade de iniciar a anxioxénese cando se forma o seu sal de cobre. As moléculas de cobre libres non son anxioxénicas. Pero, polo contrario, a heparina pode inhibir a anxioxénese cando se administra en presenza de corticosteroides. Este efecto anxioxénico é independente da actividade anticoagulante da heparina.
* Os tubos de ensaio, Vacutainers (marca de tubos de ensaio para a venopunción), e tubos capilares que usan o sal de litio de heparina (litio heparina) como anticoagulante márcanse normalmente con adhesivos e tapas verdes. A heparina ten a vantaxe sobre o EDTA de non afectar os niveis da maioría dos ións. Porén, os niveis de ión calcio poden decrecer se a concentración de heparina no sangue é moi alta. A heparina pode interferir con algúns inmunoensaios. Cando se utiliza litio heparina, os niveis de litio do paciente non se poden obter deses tubos; para ese mester utilízanse Vacutainers con tapa azul que conteñen sodio heparina.
* Disponse de osixenadores de sague cubertos de heparina para usalos en máquinas (bombas) corazón-pulmón. Entre outras cousas, estes osixenadores especializados están pensados para mellorar a biocompatibilidade total e a homeostase do hóspede proporcionando características similares ás dun endotelio nativo.
* Os sitios de unión ao ADN da ARN polimerase poden ser ocupados pola heparina, o que impide que a polimerase se una á rexión promotora do ADN. Esta propiedade aprovéitase en diversos ensaios de bioloxía molecular.
* Os procedementos de diagnóstico máis comúns requiren a amplificación pola técnica da PCR do ADN do paciente, o cal se extre facilmente do glóbulos brancos do sangue tratados con heparina. Isto presenta un potencial problema, xa que a heparina pode extraerse xunto con ADN, e viuse que isto interfire coa reacción da PCR mesmo a niveis tan baixos como 0,002 U por 50 μL da mestura de reacción.
* A heparina inmobilizada pode utilizarse como un ligando de afinidade na purificación de proteínas. O formato da heparina inmobilizada pode variar amplamente desde superficies plásticas cubertas para o diagnóstico a resinas de cromatografía. A maioría dos tipos da heparina inmobilizada poden utilizarse de tres maneiras. A primeira é usala para seleccionar factores de coagulación específicos ou outros tipos de proteínas que se unen á heparina que forman parte dunha mestura complexa de proteínas que non se poden unir á heparina. Despois poden disociarse da heparina proteínas específicas utilizando diferentes concentracións de sales ou usando un gradiente salino. O segundo modo é utilizar a heparina como un cambiador catiónico de alta capacidade. Este uso aproveita o feito de que a heparina ten un gran número de grupos sulfato aniónicos. Estes grupos capturan as moléculas ou proteínas que teñen unha carga global positiva, é dicir, non interveñen na coagulación e non se unen a nucleótidos. O terceiro xeito de utilizar a heparina inmobilizada é a purificación específica de grupos de proteínas que se unen ao ARN e ADN, como factores de transcrición e/ou proteínas de virus. Esta metodoloxía baséase na semellanzsa estrutural da heparina co ARN e ADN, por ser unha macromolécula formada por azucres cargados negativamente.

## Toxicoloxía 
Contraindicacións: risco de hemorraxias (especialmente en pacientes con presión sanguínea descontrolada, enfermidades hepáticas ou cerebrovasculares), doenzas hepáticas agudas, hipertensión severa.

Efectos secundarios: hemorraxia, trombocitopenia, incremento dos niveis de potasio e osteoporose.

### Detección nos fluídos corporais 
Os actuais ensaios clínicos de heparina dependen da medida indirecta do efecto do fármaco, e non da medida directa da súa presenza química. Isto inclúe a medida do tempo de tromboplastina parcial activado e a actividade anti factor Xa. Normalmente utilízase para a medición plasma fresco non hemolizado de sangue ao que se lle fixo un tratamento anticoagulante con citrato, fluoruro ou oxalato.

## Notas 
## Véxase tamén 
### Outros artigos 
* Glicosaminoglicanos
* Heparán sulfato
* Fibrina

### Bibliografía 
### Ligazóns externas 
* Historia da heparina