Homeostasis (del griego - homois - que significa similar, estasis - duración o estado) la capacidad única del sistema para mantener la estabilidad del entorno interno independientemente de la influencia de factores externos. ¿Qué es la homeostasis? ¿Cuáles son las causas de los trastornos de la homeostasis?

La homeostasisno es más que la capacidad del cuerpo para mantener un equilibrio interno relativo. Mantener la estabilidad interna de las funciones vitales requiere un seguimiento constante de los valores de los parámetros más importantes del sistema. El cuerpo humano tiene alrededor de mil sistemas diferentes de control y regulación, y la vida y la salud a menudo dependen de su correcto funcionamiento.

Los factores más importantes sujetos a cambio y control preciso incluyen:

  • concentración de sustancias químicas en fluidos corporales (sangre o plasma)
  • presión osmótica,
  • pH de los fluidos corporales,
  • presión arterial,
  • volumen de líquido corporal,
  • temperatura corporal (en organismos de sangre caliente).

Construir una célula y mantener la homeostasis

Todos los sistemas humanos participan en el mantenimiento de una homeostasis adecuada. Sin embargo, ya en el nivel básico de la estructura celular, las características esenciales para mantener la homeostasis a nivel global son perfectamente visibles.

Uno de los orgánulos necesarios más importantes para mantener los parámetros adecuados de fluidos y presión es la membrana celular que separa la célula del ambiente externo. Tiene el llamado "Mosaico líquido", donde las proteínas flotan en una doble capa de moléculas de fosfolípidos.

Gracias a la estructura compleja y polar, las membranas celulares permiten el transporte selectivo de diversas sustancias, que se lleva a cabo tanto por difusión, es decir, fluyendo de acuerdo con el gradiente de concentración de las soluciones, como también activamente, a través de proteínas.

A su vez, gracias a proteínas receptoras especiales en la superficie de las membranas, es posible recibir información del exterior. La recepción de la señal desencadena una serie de reacciones a corto y largo plazo, cuyo objetivo es:

  • activación o desactivación de enzimas,
  • estimulación o debilitamiento del metabolismo celular,
  • expresión de genes en el núcleo celular (que contiene la información genética necesaria para la síntesisnuevas proteínas que modifican el metabolismo celular).

Para que las células y los sistemas completos permanezcan energéticamente independientes, las mitocondrias deben trabajar constantemente.

Estos diminutos orgánulos actúan como pequeñas fábricas de energía en la célula. Gracias a la especial estructura interna en forma de peine de las mitocondrias, es posible llevar a cabo una serie de procesos que conforman los llamados respiración intracelular

En este proceso, es posible producir energía a partir de nutrientes (incluida la glucosa). Se almacena en ATP, que es el portador de energía universal en la célula y se utiliza en cientos de otras reacciones. Este proceso está sujeto a modificaciones dependiendo de la presencia de oxígeno

Durante el ejercicio intenso, nuestros músculos comienzan a carecer de oxígeno esencial, es por eso que las mitocondrias "cambian" a la respiración anaeróbica, donde se forma ácido láctico como subproducto.

Es este mecanismo el responsable de la formación de dolor doloroso. A pesar de las condiciones temporalmente desfavorables, el cuerpo aún puede realizar trabajo y responder a los estímulos.

Cerebro y homeostasis

El centro principal que controla todos los procesos del cuerpo es, por supuesto, el cerebro, y más específicamente los centros nerviosos del sistema nervioso central (SNC), que reciben información de los receptores de todo el cuerpo.

La información recibida se procesa principalmente en la parte del cerebro llamada hipotálamo. La respuesta a un estímulo específico se transmite a través del sistema nervioso autónomo (es decir, el sistema que conduce los impulsos nerviosos a los órganos internos) y a través de las glándulas endocrinas.

Los transmisores químicos liberados por las terminaciones neuronales (que actúan como transmisores) también juegan un papel importante en la comunicación y la regulación del equilibrio interno.

Uno de los logros evolutivos más importantes de los organismos de sangre caliente fue la independencia de los peligrosos cambios de temperatura en el entorno habitado. Se hizo posible gracias al desarrollo del cerebro y la formación de un centro de termorregulación ubicado en el hipotálamo.

Este medio actúa como un termostato sensible que, cuando es necesario, decide aumentar la generación de calor o limitar la pérdida de calor. Es gracias a este mecanismo que sentimos escalofríos (es decir, contracciones de las células musculares que estimulan la producción de calor en los músculos esqueléticos) o estrechamiento de los vasos subcutáneos.

Otros cambios invisibles al ojo que regulan la temperatura corporal, también controlados por el centro de termorregulación son, por ejemplo:

  • estimulación del sistema nervioso simpático y secreción de norepinefrina(acelerando, entre otros, el metabolismo de las células del tejido adiposo),
  • estimulación de la secreción de glándulas endocrinas (por ejemplo, la liberación de adrenalina que acelera el metabolismo de la glucosa),
  • estimulación de la secreción de hormonas tiroideas

Como puede verse en el ejemplo del centro de termorregulación, el control de un solo parámetro cambiante en nuestro cuerpo (la temperatura) es una red muy compleja de interacciones de los sistemas nervioso y endocrino.

Homeostasis como efecto de una comunicación eficiente

En el sistema humano, el curso adecuado de casi todas las funciones depende de la comunicación eficiente entre las células y los sistemas, no solo en las inmediaciones, sino también más lejos.

Tal comunicación a distancia es posible, entre otras mediante la secreción de sustancias químicas activas en los fluidos corporales (por ejemplo, sangre o líquido cefalorraquídeo). Se llama Regulación humoral

Los mensajeros químicos incluyen hormonas que pueden ser producidas por las glándulas endocrinas (como la glándula tiroides, la hipófisis o las glándulas suprarrenales), pero también actúan localmente (como la histamina o las prostaglandinas, que actúan en reacciones alérgicas) o dentro de un tejido dado (por ejemplo, secretina o gastrina).

El papel clave que desempeñan las hormonas en el mantenimiento de la homeostasis en el cuerpo humano se puede ilustrar con el ejemplo de la adrenalina, también conocida como la hormona del miedo, la lucha o la huida.

La adrenalina es producida por la médula suprarrenal en la respuesta instantánea de todos los vertebrados a la amenaza. Sus efectos más importantes incluyen:

  • ritmo cardíaco más rápido,
  • aumento de la presión arterial,
  • broncodilatación,
  • dilatación de la pupila,
  • estimulación del sistema nervioso central,
  • aumento de la glucosa en sangre (al aumentar la descomposición del glucógeno en el hígado).

Todas estas reacciones están dirigidas a poner el cuerpo en un estado de "preparación", que en el curso de la evolución protegió al individuo de comer o lo motivó a escapar de manera eficiente.

Retroalimentación en el mantenimiento de la homeostasis

En los organismos superiores, el funcionamiento de algunos sistemas está bajo el control constante de otros. Un sistema de control tan complejo es la base para mantener la homeostasis.

La mayoría de los procesos fisiológicos humanos están regulados gracias a los llamados comentario. A diferencia del control unidireccional (tanto nervioso como humoral), donde la información se transmite en una sola dirección entre dos órganos, hay una transmisión de información bidireccional en el sistema de retroalimentación.

En el ciclo de retroalimentaciónretroalimentación, la acción de un órgano incide en la estimulación de otro, y este a su vez envía información que inhibe la actividad del primero (retroalimentación negativa).

La retroalimentación negativaes el tipo más común de regulación de parámetros en el cuerpo humano. Un ejemplo de este bucle puede ser, por ejemplo, la secreción de hormonas tiroideas.

Las hormonas tiroideas (T3 y T4), en general, aumentan el metabolismo y controlan la función de la mayoría de los tejidos. Su funcionamiento es necesario para el correcto funcionamiento de muchos sistemas y funciones de nuestro organismo.

El trabajo de la glándula tiroides está a su vez regulado por la glándula pituitaria y otra hormona, la tirotropina (TSH), que estimula la glándula tiroides para que produzca hormonas. Con una mayor concentración de T3 y T4, la concentración de TSH disminuye, mientras que con una deficiencia de estas dos hormonas, la concentración de TSH aumenta. Este tipo de regulación protege al organismo contra la producción excesiva de sustancias, actuando como un freno natural.

Los comentarios positivosocurren con mucha menos frecuencia e implican acelerar la producción de un producto específico. Un buen ejemplo de este mecanismo en los mamíferos es, por ejemplo, la lactancia.

La succión del pecho de la madre por parte del bebé estimula la producción de prolactina, lo que resulta en una mayor producción de leche.

Cuanta más leche hay, más dispuesto está el bebé a comer, lo que aumenta la producción de leche. Cuando deje de amamantar, sus niveles de prolactina disminuirán y la secreción de leche se detendrá.

¿Cuáles son los efectos de la homeostasis alterada?

Los ejemplos descritos de regulaciones fisiológicas aseguran no solo el buen funcionamiento de los órganos y sistemas internos. El mantenimiento de la homeostasis permite que el cuerpo se adapte a los cambios en las condiciones del entorno que lo rodea.

Probablemente fue una de las habilidades clave de la especie humana que le ha proporcionado un éxito evolutivo sin precedentes a lo largo de los siglos. Los mecanismos reguladores vacilantes y dañinos son la causa más común de muchas enfermedades humanas.

Las alteraciones en los parámetros, cuyos valores excederán ciertos umbrales críticos establecidos, pueden conducir a la muerte del organismo. Aunque cada uno de nosotros tiene una predisposición individual a tolerar ciertos factores (lo que resulta, entre otros, de condiciones genéticas), tales diferencias entre individuos son pequeñas.

¿Qué puede afectar a los trastornos de la homeostasis?

Ejemplos de tales factores incluyen:

  • defectos genéticos,
  • defectos congénitos en la estructura de los órganos,
  • contaminación ambiental,
  • sin ejercicio,
  • dieta inadecuada,
  • estrés crónico

Aunque enno tenemos influencia sobre las condiciones genéticas o los factores ambientales, pero vale la pena cuidar el peso corporal correcto, la forma física y la dosis adecuada de relajación.

No olvidemos que nuestro cuerpo es una especie de "sistema de vasos conectados", donde el equilibrio del todo consiste en el correcto funcionamiento de todos los sistemas individuales.

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Enfermedades genéticas