Homeostasis

Homeostasis

Homeostasis (del griego homo (ὅμος) que significa "similar"1 y estasis (στάσις) "estado", "estabilidad") es una propiedad de los organismos vivos que consiste en su capacidad de mantener una condición interna estable (en la que su estado permanece casi invariante en el tiempo) compensando los cambios que se producen en su entorno mediante el intercambio regulado de materia y energía con el exterior (metabolismo), La homeostasis es una forma de equilibrio dinámico posible gracias a una red de sistemas de control realimentados que constituyen los mecanismos de autorregulación de los seres vivos.

El concepto fue aplicado por Walter Cannon en 1926, 1929 y en 1932, para referirse al concepto de medio interno (milieu intérieur) de Claude Bernard, considerado a menudo como el padre de la fisiología, y publicado en 1865.

Tradicionalmente se ha aplicado en biología pero, dado el hecho de que no sólo lo biológico es capaz de cumplir con esta definición, otras ciencias y técnicas han adoptado también este término.7

Interacción entre ser vivo y medio ambiente: respuestas a los cambios

Las estrategias que acompañan a estas respuestas pueden resumirse como sigue:

Evitación: los organismos evitadores minimizan las variaciones internas utilizando algún mecanismo de escape comportamental que les permite evitar los cambios ambientales, ya sea espacial (buscando microhábitats no estresantes como cuevas, escondrijos; o a mayor escala, las migraciones) o temporal (hibernación, sopor, diapausa, huevos y pupas resistentes).

Conformidad: en los organismos conformistas el medio interno del animal cambia paralelamente a las condiciones externas, es decir, se conforma al ambiente pues no regula o la regulación no es efectiva; designado por el prefijo "poiquilo" (Ej. poiquilotermo). Puede existir una compensación funcional con la aclimatación o la aclimatización, recuperándose la velocidad funcional anterior al cambio.

Regulación: en los organismos reguladores un disturbio ambiental dispara acciones compensatorias que mantienen el ambiente interno relativamente constante; a menudo designados con el prefijo "homeo" (Ej. homeotermo).

Estas categorías no son absolutas ya que no existen perfectos reguladores ni perfectos conformistas; los modelos más reales se encuentran entre conformistas y reguladores, dependiendo del factor ambiental y de la especie animal.

Homeostasis y sistemas de control

Variable: es la característica del ambiente interno que es controlada.

Sensor (Receptor): detecta cambios en la variable y envía la información al integrador (centro de control).

Integrador (Centro de Control): recibe información del sensor sobre el valor de la variable, interpreta el error que se ha producido y actúa para anularlo integrando datos del sensor y datos almacenados del punto de ajuste.

Punto de ajuste: es el valor normal de la variable que ha sido previamente almacenado en la memoria.

Efector: es el mecanismo que tiene un efecto sobre la variable y produce la respuesta. La respuesta que se produce está monitorizada de forma continua por el sensor que vuelve a enviar la información al integrador (retroalimentación).

La retroalimentación negativa tiende a estabilizar un sistema corrigiendo las desviaciones del punto de ajuste y constituye el principal mecanismo que mantiene la homeostasis. Algunos ejemplos son la frecuencia cardíaca, la presión arterial, el ritmo respiratorio, el pH de la sangre, la temperatura corporal y la concentración osmóticade los fluidos corporales.

Retroalimentación positiva: tiene lugar cuando la retroalimentación tiene igual dirección que la desviación del punto de ajuste amplificando la magnitud del cambio. Luego de un lapso de tiempo se invierte la dirección del cambio retornando el sistema a la condición inicial. En sistemas fisiológicos la retroalimentación positiva es menos común que la negativa, sin embargo, es muy importante en numerosos procesos. Como ejemplos, se puede citar la coagulación de la sangre, la generación de señales nerviosas (concentración de sodio hasta generar el potencial de acción), la lactancia y las contracciones del parto.

Homeostasis de la glucemia

En una persona normal, la concentración de glucosa en la sangre está regulada dentro de límites muy estrechos, habitualmente entre 3.9-5.6 mM/l en ayunas y en concentraciones menores a 7.8 mM/l sin ayuno. El metabolismo de la glucosa está controlado por el páncreas a través de modificaciones en la relación de concentraciones sanguíneas de dos hormonas, insulina y glucagón, que este órgano sintetiza y secreta. El páncreas responde a la entrada de glucosa a las células beta de los islotes de Langerhans secretando insulina. Por otra parte, el descenso de la concentración de glucosa induce a las células alfa de los islotes de Langerhans a secretar glucagón. El hígado es el principal órgano responsable de la regulación de la concentración de glucosa en el torrente sanguíneo.

Cuando aumenta el nivel de glucosa en la sangre, el páncreas secreta menos glucagón y más insulina. La insulina tiene varios efectos: 1) aumenta el transporte de glucosa de la sangre a las células, 2) en las células aumenta la tasa de utilización de glucosa como fuente de energía, 3) acelera la síntesis de glucógeno a partir de glucosa (glucogénesis) en el hígado y en las fibras del músculo esquelético, y 4) estimula la síntesis de lípidos a partir de glucosa en las células del hígado y del tejido adiposo. En conjunto estos efectos producen una disminución de los niveles de glucosa en la sangre retornando a su rango normal.

En cambio, si disminuye el nivel de glucosa en la sangre, el páncreas libera menos insulina y más glucagón, una hormona con múltiples efectos: 1) en la células del hígado y del músculo esquelético acelera la degradación de glucógeno a glucosa (glucogenólisis) que es liberada al torrente sanguíneo, 2) en el tejido adiposo aumenta la tasa de degradación de grasas a ácidos grasos y glicerol, y su liberación a la sangre, y 3) en el hígado estimula la síntesis de glucosa a partir de glicerol y su liberación a la sangre. En conjunto estos efectos producen un aumento en los niveles de glucosa en la sangre, retornando a su rango normal.

Homeostasis psicológica

Este término fue introducido por W. B. Cannon en 1932, designa la tendencia general de todo organismo al restablecimiento del equilibrio interno cada vez que éste es alterado. Estos desequilibrios internos, que pueden darse tanto en el plano fisiológico como en el psicológico, reciben el nombre de genérico de necesidades.

De esta manera, la vida de un organismo puede

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