Homeostasis Los mecanismos reguladores del cuerpo se pueden considerar en términos de una única función compartida: la función necesaria para el mantenimiento de la constancia del medio interno. La homeostasis es un estado de constancia relativa del medio interno que se mantiene por mecanismos efectores que son regulados por la información proporcionada por el propio medio interno.
Historia. En un libro titulado The wisdom of the body (la sabiduría del cuerpo), publicado en 1932, el fisiólogo norteamericano Walter Cannon (1871-1945) acuñó el termino de homeostasis para describir esta constancia del medio interno. Además, Cannon sugirió que muchos de los mecanismos de la regulación fisiológica solo tienen realmente este objetivo, es decir, el mantenimiento de la constancia del medio interno.
Retroinhibición (Retroalimentación negativa) El concepto de homeostasis ha tenido un valor inmenso en el estudio de la fisiología debido a que ha permitido contemplar los diferentes mecanismos reguladores en términos de “porque” además de en términos de “como”. El concepto de homeostasis también proporciona un fundamento importante para los procedimientos de diagnostico medico. En los casos en los que una medición concreta el medio interno, como pueda ser cualquiera de las determinaciones de la sangre (Cuadro 1.2) se desvía significativamente del intervalo de valores normales, se puede establecer la conclusión de que no se esta manteniendo la homeostasis y de que la persona esta enferma. Diversas determinaciones de este tipo, en combinación con las observaciones clínicas, pueden facilitar la identificación del mecanismo específico que esta alterado.
Para que sea posible el mantenimiento de la constancia del medio interno, el cuerpo debe tener sensores que permitan detectar las desviaciones respecto a un punto de equilibrio.
Existe un punto de equilibrio para la temperatura corporal, la concentración sanguínea de glucosa, la tensión de un tendón, etc. Cuando un sensor detecta la desviación de un parámetro respecto a su punto de equilibrio concreto, envía esta información hacia un centro de integración que generalmente recibe información de numerosos sensores distintos. A menudo, el centro de integración es una región concreta del cerebro o de la medula espinal pero, en algunos casos, también puede estar constituido por un grupo de células en una glándula endocrina. En el centro de integración se determina la intensidad relativa de las diferentes aferencias sensoriales y se elabora una respuesta de incremento o disminución de diversos efectores concretos, generalmente los músculos o las glándulas. Cuando la temperatura del cuerpo supera el punto de equilibrio de 37°C, los sensores localizados en diferentes zonas del cerebro detectan esta desviación y actúan a través de un centro de integración (localizado también en el cerebro) para estimular las actividades de los efectores (incluyendo las glándulas sudoríparas) que dan lugar a la disminución de la temperatura. En otro ejemplo, si la concentración sanguínea de glucosa disminuye por debajo de su valor normal, los efectores actúan incrementando la glucemia. Los efectores se pueden considerar como mecanismos que “impiden” las desviaciones respecto del punto de equilibrio. Debido a que la actividad de los efectores está influida por los efectos a que dan lugar, y teniendo en cuenta que este tipo de regulación se produce en un sentido negativo o inverso, esta forma de sistema de control se ha denominado bucle de Retroinhibición. (Fig 1.1).
Es importante tener en cuenta que estos bucles de Retroinhibición son procesos continuos y progresivos. Así, una fibra nerviosa concreta que forma parte de un mecanismo efector puede mostrar siempre una cierta actividad, y una hormona específica que forma parte de otro mecanismo efector puede estar siempre presente en la sangre. La actividad nerviosa y la concentración hormonal pueden disminuir como respuesta a las desviaciones del medio interno en una dirección, o pueden aumentar como respuesta a las desviaciones en la dirección opuesta. Las modificaciones del intervalo normal en cualquier dirección se compensan de esta forma mediante modificaciones inversas de la actividad efectora.
Debido a que los bucles de Retroinhibición responden después de que las desviaciones del punto de equilibrio han estimulado los sensores, el medio interno no permanece nunca en un estado absolutamente constante. La homeostasis se debe contemplar como un estado de constancia dinámica en el que las condiciones quedan estabilizadas por encima y por debajo del punto de equilibrio. Estas condiciones se pueden medir de manera cuantitativa, por ejemplo, en grados Celsius respecto a la temperatura corporal, o en miligramos por decilitro para la glucosa sanguínea. El punto de equilibrio se puede contemplar como un valor promedio en el intervalo normal de mediciones.
Efectores antagonistas La mayor parte de los factores operativos en el medio interno esta bajo control de diversos efectores que, a menudo, dan lugar a acciones antagonistas. En ocasiones, el control ejercido por lo efectores antagonistas se describe como un mecanismo de “empujar-jalar” en el que el aumento de la actividad de uno de los efectores se acompaña de la disminución de la actividad del efector antagonista. Este mecanismo permite un grado más estrecho de control que el que se podría conseguir mediante la simple activación e inactivación de un efector. Por ejemplo, la temperatura de la habitación se puede mantener sencillamente encendiendo y apagando el aparato de aire acondicionado, o bien en la calefacción. Sin embargo, es posible conseguir una temperatura mucho más estable cuando el aparato de aire acondicionado y la calefacción están controlados por un termostato. Así, la calefacción se enciende cuando se apaga el aire acondicionado y viceversa. La temperatura corporal normal se
mantiene alrededor de un punto de equilibrio de 37°C por acción de los efectores antagonistas de la sudoración, la tiritona y otros mecanismos (Fig. 1.4).
En las concentraciones sanguíneas de glucosa, calcio entre otras sustancias, se controla de la misma manera gracias a las hormonas. Por ejemplo, mientras que la insulina disminuye la concentración de glucosa en la sangre, existen otras hormonas que aumentan esta concentración. Por su parte, la frecuencia cardiaca esta controlada por fibras nerviosas que dan lugar a efectos contrapuestos: la estimulación de un grupo de fibras nerviosas incrementa la frecuencia cardiaca mientras que la estimulación de otro grupo disminuye la misma.
Control de la secreción hormonal mediante retroacción. Las hormonas son secretadas en respuesta a estímulos químicos específicos. Por ejemplo, el aumento en la concentración plasmática de glucosa estimula la secreción de insulina a partir de diversas estructuras localizadas en el páncreas y denominadas islotes pancreáticos o islotes de Langerhans. Las hormonas también son secretadas en respuesta a estimulación nerviosa o a la estimulación inducida por otras hormonas. La secreción de una hormona puede inhibirse por sus propios efectos, a través de un mecanismo de Retroinhibición. Como ya se ha señalado, la insulina da lugar a una disminución de la concentración sanguínea de glucosa. Debido a que el aumento de la concentración de glucosa en la sangre estimula la secreción de insulina, la disminución de la concentración de glucosa debido al efecto de la insulina, inhibe la secreción de insulina. Este sistema de control de bucle cerrado se denomina Retroinhibición negativa.
Retro activación (Retroalimentación Positiva) La constancia del medio interno se mantiene a través de mecanismos efectores que actúan para compensar las modificaciones que han estimulado su propia activación, es decir, a través de bucles de Retroinhibición. Por ejemplo, el termostato mantiene la temperatura y al disminuir la producción de calor cuando aumenta la misma. En el mecanismo de retro activación ocurre lo contrario, es decir, que la acción de los efectores da lugar a la amplificación de los cambios que estimulan a los propios efectores. Por ejemplo, un termostato que actúa mediante retro activación aumentara la producción de calor en respuesta a un incremento de la temperatura. Claramente, la homeostasis debe mantenerse en última instancia a través de mecanismos de Retroinhibición más que de retro activación. Sin embargo, la efectividad de algunos de los bucles de Retroinhibición aumenta por acción de diversos mecanismos de retro activación que amplifican los efectos de la respuesta de Retroinhibición. Por ejemplo, la coagulación de la sangre tiene lugar como consecuencia de la actividad secuencial de los factores de la coagulación; la activación de uno de los factores de la coagulación da lugar a la activación de otros muchos en una cascada de retro activación. De esta manera, una única modificación presenta amplificación y da lugar finalmente a la formación de un coagulo sanguíneo. No obstante, la formación del coagulo impide que siga existiendo perdida de sangre y, así, representa el punto final de un bucle de Retroinhibición que restablece la homeostasis.
CONCLUSIONES La homeostasis es un estado indispensable en nuestro cuerpo ya que, como en toda la naturaleza, debe de existir un equilibro o un nivel de referencia (en nuestra terminología “Set Point”) para poder llevar un proceso adecuadamente., que en este caso se trata del proceso que hace nuestro cuerpo para evitar enfermedades o alteraciones. Además, la homeostasis, que a pesar de ser un tema de medicina, es un tanto comparable con un sistema de control como lo conocemos en nuestra carrera, ya que si se describiera a bloques un ejemplo de homeostasis, caeríamos en cuenta que posee los mismos bloques que nosotros conocemos como lo son: una variable a medir, un sensor, un controlador y una respuesta o salida, pero además la homeostasis cuenta con retroalimentación, que la mayoría de las veces suele ser una retroalimentación negativa.
BIBLIOGRAFIA Stuart Ira Fox, Fisiología Humana 7ª Ed. McGraw Hill.