Homeostasis
INTRODUCCION
El universo en su estado actual es caótico, todo tiende al desorden. De esta forma se necesita menos energía para el mantenimiento de las estructuras. Sin embargo, los organismos vivos que habitan en él y que no supondrían lo que un átomo en el conjunto de la Tierra, tienden al orden. A medida que son más complejos, sus estructuras son más ordenadas. Todo ello a expensas de disipar gran cantidad de energía. Más energía se consume cuanto mayor es el eslabón que ocupa en la escala biológica. Este, ir en contra de la segunda ley de la termodinámica (todos los procesos se realizan de forma que aumente la entropía),
tendría que tener un sentido teleológico: asegurar la supervivencia para garantizar la perpetuidad de la especie.Pero además, este conjunto de moléculas que forman las estructuras y funciones del organismo, están sometidas a en un estado de intercambio dinámico con su ambiente.
Primero, la construcción material concreta de un organismo (conjunto de moléculas), al estar sometida a una elevada tasa de recambio, no persiste a lo largo del tiempo; lo que persiste es la organización. La creación y el mantenimiento de la organización requiere no solo constituyentes, sino también energía.
Segundo, pequeños cambios en el ambiente mismo van, necesariamente, a producir una perturbación, a la que el sistema tiene que responder.
HOMEOSTASIS
Esta fue, probablemente la base que motivó los estudios de Claude Bernard que a mediados del siglo pasado, observó la estabilidad de varios parámetros (variables de un sistema) fisiológicos como la temperatura corporal, frecuencia cardiaca y presión arterial. Fue cuando escribió que "todos los mecanismos vitales, por muy variados que sean, tienen un fin, mantener la constancia del medio interno, ...lo que es la condición de la vida libre". Esto les permite a los individuos explorar mas nichos ecológicos, y garantizar el fin teleológico de la especie.
| Claude Bernard | W. Cannon |
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Esta fue una idea que sigue siendo constatada en la mayoría de las observaciones experimentales actuales, y que también esta siendo objeto de discusión entre muchos fisiólogos. En 1928, un fisiólogo americano, Walter B. Cannon, acuñó el término de homeostasis para describir y/o definir la regulación de este ambiente interno. En su artículo "Organization for Physiologícal Homeostasis" publicado en 1928 en Physiological Reviews (9:399-443), Cannon explicó que eligió el prefijo "homeo" por su significado de semejante o similar más que el significado del prefijo "homo" de igual, porque el medio interno es mantenido dentro de un rango de valores más que en un valor fijo. También apuntó que el sufijo "estasis" se debe de entender como una condición y no como un estado invariable "condición similar", también definida como "una relativa constancia del medio interno".
Cannon propuso un número de propiedades de la homeostasis que fueron confirmadas en años sucesivos. Estas propiedades las iremos encontrando repetidamente durante el estudio de cada uno de los sistemas. Cannon propuso cuatro, aunque se pueden ampliar a siete:
De lo que no cabe duda, es de que los conceptos introducidos por Bernard y Cannon han sido de los de mayor influencia en la historia de la Biología. No obstante, muchos biólogos piensan en ocasiones, que se han extrapolado y usado en exceso.
Tanto Bernard como Cannon, trabajaron a lo largo de sus vidas fundamentalmente en mamíferos, precisamente uno de los grupos zoológicos (junto con las aves) que mayor estabilidad interna exhiben. Por el contrario la mayoría de peces y anfibios, por ejemplo, no estabilizan fisiológicamente su temperatura interna, sino que en su lugar, permiten que varíe con la temperatura ambiental. Si se aplicasen los modelos de Bernard y Cannon, como de hecho este último hizo, su ausencia de estabilidad térmica interna parecería un defecto. En realidad, es un beneficio debido a que al permitir que la temperatura interna se equilibre con la externa, en lugar de oponerse a la tendencia física natural hacia el equilibrio, se producen grandes ahorros de energía.
Por tanto, no se puede hablar de una estabilidad monolítica. En su lugar, los animales son una continua y compleja mezcla de estabilidad e inestabilidad que oscila en el tiempo en función de numerosas variables y estrategias. Por este motivo, ya el propio Cannon, dijo textualmente al acuñar el término de homeostasis, "es inadecuado y provisional". Además, hay otras muchas situaciones en fisiología que no son adecuadamente con la actual significado de la homeostasis. ¿Que ocurre, por ejemplo, cuando las exigencias de dos diferentes sistema de regulación interactúan ?. Por ello, y otros muchos motivos, sería conveniente revisar el concepto de homeostasis, y quizás introducir un nuevo concepto, reostasis (N. Mrosovsky, 1990), que propugna un orden superior de complejidad. Mrosovsky, sustituye homeo por reo para describir una condición que es la de "regular el cambio", en lugar de "mantener valores o niveles similares". Por tanto, reostasis, se refiere a una condición o estado en el que, en un instante de tiempo dado, las defensas homeostáticas están presentes pero durante un lapso de tiempo, hay un cambio en el parámetro regulado.
La homeostasis intracelular es esencial para el funcionamiento correcto de la célula. El término homeostasia se ha aplicado tradicionalmente al medio interno, el líquido extracelular, pero también puede aplicarse a las condiciones del interior de las células. De hecho, el fin último de la constancia del medio interno es la homeostasia intracelular, para lo cual existe una regulación precisa de las condiciones del citosol.
Por ejemplo, muchas células utilizan el ion calcio como señal intracelular activadora, por lo que poseen mecanismos que regulan de forma precisa la concentración de este ion en el citosol. Algunas actividades fundamentales, como la contracción muscular, la secreción de neurotransmisores, hormonas o enzimas digestivas y la apertura y el cierre de los canales iónicos, se regulan por cambios transitorios del calcio intracelular. La concentración de calcio iónico en las células en reposos es muy baja, alrededor de 10-7 M, y muy inferior a la concentración de calcio extracelular (aproximadamente, 2.5 mM). El calcio iónico del citosol se regula por su unión a proteínas intracelulares, por el transporte hacia las mitocondrias y otras organelas (por ejemplo, le retículo sarcoplásmico en el músculo), por bombas de calcio que dependen de ATP y por la expulsión al medio externo a través del inter cambiador Na+/Ca2+ de la membrana celular. Algunas toxinas y la disminución de ATP pueden producir un incremento anormal del calcio citosólico. La elevación de calcio citosólico activa muchas reacciones enzimáticas, algunas de las cuales tienen efectos adversos y pueden causar muerte celular.
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