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REGULACIÓN FISIOLÓGICA
- La Fisiología trata del estudio de las funciones y los procesos que se llevan a cabo en los
seres vivos.
- Puesto que las funciones de los seres vivos las ejecutan los elementos estructurales que
los forman, la total y completa comprensión de la fisiología requiere asimismo tener un
conocimiento estructural, desde la anatomía macroscópica hasta el nivel molecular.
- El verdadero alcance de la Fisiología comprende desde las funciones de moléculas y
células hasta la compleja interacción de los individuos con el medio ambiente.
- Una parte sumamente importante de la fisiología se centra en comprender de forma
clara cómo se regulan las diferentes funciones del cuerpo , cómo éstas interaccionan
entre sí y cómo se adaptan a los cambios en las condiciones del entorno.
- Para que una persona conserve su salud de forma íntegra, las condiciones fisiológicas
del cuerpo deben mantenerse a un nivel óptimo y estrechamente reguladas.
La constancia del medio interno es esencial para el desarrollo normal de las
funciones célulares.
- El Fisiólogo francés Claude Bernard fue el primero en formular el concepto del medio
interno (s. XIX). Señaló que los organismo multicelulares están inmersos en un medio
externo (aire o agua), pero que las células viven en un medio interno líquido (el líquido
extracelular). La mayoría de las células del organismo no están expuestas de forma
directa al mundo exterior, sino que interactúan con él a través del medio interno, el cual
se renueva continuamente por la sangre circulante.
- Para que las células, los tejidos y los órganos de los animales desarrollen sus
funciones de forma óptima, las condiciones del medio interno deben mantenerse
dentro de límites estrechos. Entre dichas condiciones destacan las siguientes.
a) tensión de 02 y C02
b) concentración de glucosa y otros metabolitos
c) la presión osmótica
d) concentración de hidrogeniones y de iones K+, Ca+2, Mg+2
e) temperatura
- Las modificaciones de las condiciones óptimas del medio interno pueden originar
alteraciones de la función.
- Claude Bernard indicó que “la estabilidad del medio interno es la condición primaria que
permite la existencia libre e independiente. Propuso además que la independencia de un
animal de los cambios en las condiciones del mundo exterior dependen de su capacidad
para mantener un medio interno relativamente constante.
- El mantenimiento de la estabilidad del medio interno se consigue debido a la existencia
de mecanismos de regulación en el organismo. En la primera mitad del siglo XX, el
fisiólogo norteamericano Walter B. Cannon introdujo el concepto de homeostasia para
describir esta capacidad de autorregulación, definiéndola como “el mantenimiento de la
constancia del organismo por la acción coordinada de los procesos fisiológicos”.
- El concepto de Homeostasia ayuda a la comprensión y al análisis de las condiciones del
organismo. El hecho de que existan condiciones estables en el organismo, a pesar de
estar compuesto de materiales no estables y sujetos a alteraciones, pone de manifiesto
que los mecanismos de regulación de aquél mantienen la estabilidad. Para funcionar de
forma óptima en condiciones variables, el organismo debe reconocer el alejamiento de la
normalidad y poner en marcha mecanismos que la restituyan.
- Los cambios de la normalidad pueden ser por defecto o por exceso, por lo que existen
mecanismos que se oponen a los cambios en una dirección u otra.
- Por ejemplo, si la concentración de glucosa en la sangre es demasiada baja, la
hormona glucagón, producida por las células alfa del páncreas y adrenalina, producida
en la médula suprarrenal, actúan para aumentarla.
- Si la concentración de glucosa es demasiado elevada, la insulina producida por las
células beta del páncreas actúa para disminuir favoreciendo su captación,
almacenamiento y metabolismo en las células. Las respuestas conductuales también
contribuyen a la homeostasis; por ejemplo, la disminución de la concentración de
glucosa en sangre estimula los centros del hambre del cerebro, lo que conduce a la
búsqueda de comida.
La retroalimentación Negativa favorece la estabilidad; la regulación
anterógrada se anticipa a los cambios
- La retroalimentación es el flujo de información por un lazo cerrado. Entre los
componentes de un lazo simple de retroalimentación se incluyen la variable regulada,
el sensor (o detector), el controlador (o comparador) y el efector. Cada componente
regula al siguiente. Las perturbaciones que puedan originarse fuera o dentro del
sistema producen cambios no deseados en la varaible.
- La retroalimentación negativa detecta los cambios de la variable y estos se envían
(retroalimentan) al controlador, quien instruye al efector para que actúe oponiéndose al
cambio original (de aquí el término negativa).
- Un ejemplo de sistema de regulación por retroalimentación negativa es el control de la
temperatura de una habitación mediante un termostato. La temperatura de la habitación
(la variable regulada) está sujeta a fluctuaciones; por ejemplo, desciende si el día es
frío. La temperatura de la habitación se detecta por el termómetro (sensor) del
termostato (controlador), donde se ha seleccionado una temperatura determinada
(punto o nivel de referencia). El controlador compara la temperatura real (señal
retroalimentada) con la temperatura seleccionada y genera una señal de error si la
primera desciende hasta valores inferiores a la segunda. La señal de error activa la
caldera (efector). Cuando la temperatura aumenta lo suficiente, la caldera se
desconecta. Este sistema de regulación por retroalimentación negativa permite ciertas
fluctuaciones en la temperatura de la habitación. Es importante que exista una
comunicación eficaz entre el detector y el efector para que estas fluctuaciones se
mantengan en el valor mínimo.
- La homeostasis en el organismo se mantiene por sistemas de retroalimentación
negativa similares. Un ejemplo es el sistema que regula la presión de la sangre en las
arterias. Los sensores de este sistema (presorreceptores arteriales) se localizan en la
carótida y el cayado aórtico. Los cambios en el estiramiento de las paredes del seno
carotídeo o de la aorta, los cuales se producen por variaciones de presión de la sangre,
estimulan los receptores. Fibras nerviosa aferentes transmiten impulsos a los centros
nerviosos del bulbo y fibras eferentes envían impulsos de forma recíproca, desde los
centro bulbares hasta los sistemas efectores, el corazón y los vasos sanguíneos.
- El volumen sistólico y la resistencia de las arterias al flujo de sangre se modifican en la
dirección adecuada para mantener la presión de la sangre, detectada por los sensores,
dentro de cierto intervalo de valores. Este sistema de regulación por retroalimentación
negativa compensa las alteraciones que afectan la presión arterial, como los cambios de
posición del cuerpo, el ejercicio y la hemorragia. La comunicación rápida y continua
entre los elementos de la retroalimentación se lleva a cabo por las fibras nerviosas.
Existen también hormonas involucradas en la regulación de la presión arterial, pero sus
efectores son, en general, más lentos y duraderos
Controlador de
retroalimentación
Nivel de
Referencia
+
-
Efector
Variable
Regulada
Lazo de
retroalimentación
Sensor
Alteración
Componentes de un sistema de control por retroalimentación negativa
La retroalimentación positiva favorece el cambio en una dirección
- En la retroalimentación positiva, la detección de una variable pone en marcha acciones
que refuerzan el cambio de la variable. La retroalimentación positiva no es reguladora ni
conduce a la estabilidad sino más bien lo contrario, al cambio progresivo en una
dirección.
- Un ejemplo de retroalimentación positiva en un proceso fisiológico es la fase de
aumento del potencial de acción en fibras nerviosas y musculares. La despolarización
de la membrana celular hasta un valor superior al umbral conduce al incremento de la
permeabilidad para el Na+. Se produce una entrada masiva de iones Na+ hacia el
interior de la célula a través de canales iónicos específicos presentes en la membrana,
que causan mayor despolarización; esto conduce a un incremento aún mayor de la
permeabilidad para el Na+ y a la entrada (influjo) de más Na+. Este fenómeno
autorregenerativo, que ocurre en una fracción de milisegundo, conduce, de hecho, a la
reversión del potencial de membrana y a la génesis de una señal eléctrica (potencial de
acción) que se conduce a lo largo de la membrana de la fibra nerviosa o muscular. El
proceso termina por la inactivación (interrupción de la conducción) de los canales
iónicos para el Na+.
Despolarización de la
membrana
Entrada de Na+ a la
célula
Aumento de la
permeabilidad al Na+
Ciclo de retroalimentación positiva causante de la fase de
despolarización rápida del potencial de acción.
- Otro ejemplo, ocurre durante la fase folicular del ciclo menstrual. Los estrógenos
(hormona sexual femenina) estimulan la secreción de hormona liberadora de
gonadotropina, la cual causa la liberación de hormona luteinizante (LH) que, a su vez,
incrementa aún más la síntesis de estrógenos por el ovario. Esta retroalimentación
positiva culmina con la ovulación.
- Un tercer ejemplo es la liberación de Ca++ provocada por Ca++ que ocurre en cada
latido cardiaco. La despolarización de la membrana plasmática del músculo cardiaco
produce una entrada de Ca++ (influjo) a través de canales de Ca++ presentes en la
membrana. Esto conduce a una liberación explosiva de Ca++ desde el retículo
sarcoplásmico, lo que incrementa los niveles de Ca++ citosólico y activa la maquinaria
contráctil de la célula muscular.
- Si la retroalimentación positiva no se controla, pueden producirse círculos viciosos y
situación de peligro. Por ejemplo, si un corazón está tan débil que no es capaz de
suministrar un flujo de sangre adecuado para su propio riego, de produce mayor
reducción de su capacidad de bombeo, menor flujo coronario y un deterioro
progresivo de su función. Por lo tanto, es necesario interrumpir o “cortar” estos lazos
de retroalimentación positiva.