Definición de la homeostasis

Una de las características que definen a los animales de sangre caliente, como los seres humanos, es la capacidad de mantener una temperatura corporal central diferente de la temperatura ambiental. La temperatura media del cuerpo humano es de 37 °C (98,6 °F), y el cuerpo ejerce una buena cantidad de energía para garantizar que esta temperatura se mantenga relativamente constante; a esto lo llamamos punto de ajuste de la temperatura corporal. En todo el cuerpo se encuentran diferentes puntos de ajuste para distintos sistemas. Por ejemplo, el punto de ajuste de la glucosa (azúcar en sangre) es de 85 mg/dl y el punto de ajuste del sodio es de 142 mmol/L. El cuerpo utiliza una serie de órganos y sistemas orgánicos para ayudar a garantizar que ciertas variables se mantengan lo más cerca posible de su valor de consigna, o al menos dentro de un rango normal. Por ejemplo, sin la ayuda de la ropa, el cuerpo humano tiene una notable capacidad para mantener la variable de la temperatura corporal entre 98 °F y 100 °F, incluso cuando se encuentra en condiciones ambientales que oscilan entre 68 °F y 130 °F. ¿Cómo se mantiene el cuerpo caliente a 68°F y fresco a 130°F?

Para mantenerse caliente, el cuerpo puede aumentar el metabolismo, puede desviar el flujo sanguíneo fuera de la superficie, o puede hacer que los músculos tiemblen. Todos estos mecanismos generan calor. Por supuesto, también podemos utilizar nuestras capacidades cognitivas superiores y ponernos algo de ropa. Para mantenerse fresco, el cuerpo libera gotas de agua en la superficie de la piel, formando sudor, que actúan para disipar el calor a medida que el agua se evapora. Quizá lo más interesante es que la sudoración, los escalofríos y la desviación del flujo sanguíneo se producen de forma automática; es decir, no los controlamos conscientemente, simplemente parecen ocurrir. Esta propiedad automática del cuerpo humano para regular variables fue observada y definida por Claude Bernard en 1854. Posteriormente, en 1926, Walter Cannon denominó a este proceso homeostasis. La homeostasis, como muchas palabras científicas, es de origen griego, ya que homeo significa «similar o igual» y estasis significa «estar quieto o permanecer igual». Por tanto, la homeostasis es, por definición, la capacidad del organismo de mantener unas condiciones internas relativamente estables (entorno interno) aunque el mundo exterior (entorno externo) esté cambiando. El medio interno se define como el fluido que rodea a las células.

Como se explicará, el cuerpo humano se somete a una multitud de interacciones muy complejas para mantener la homeostasis asegurando que los sistemas funcionen para mantener diferentes variables dentro de sus rangos normales. Estas interacciones son esenciales para la supervivencia del organismo. La incapacidad de mantener la homeostasis puede conducir a la muerte o a enfermedades como: diabetes, deshidratación, hipertermia e incluso reacciones alérgicas.

Sistemas de control de la homeostasis

Para explicar cómo funciona la homeostasis, revisemos los cambios que se producen para mantener la temperatura corporal. ¿Cómo sabe el cuerpo cuándo debe temblar o sudar? El primer paso para reconocer un cambio de temperatura es la capacidad de detectar un cambio de temperatura. En el cuerpo, esta función se atribuye a un receptor, que es un tipo de sensor que vigila el entorno y detecta cambios en las variables. Cuando las condiciones provocan un cambio en una variable, las llamamos estímulos. Una vez que un receptor detecta un cambio, lo comunica a un centro de control. Los centros de control están ubicados en todo el cuerpo, a menudo en el cerebro, y son responsables de determinar el punto de ajuste y el curso de acción apropiado para corregir las desviaciones del punto de ajuste. Los centros de control dictan un curso de acción comunicándose con los efectores. Un efector proporciona los medios para corregir la desviación. En cuanto a la regulación de la temperatura, el centro de control se encuentra en el hipotálamo, una pequeña región del cerebro, y los efectores serían el músculo esquelético (escalofríos), las glándulas sudoríparas (sudoración) y los vasos sanguíneos. También es interesante que el cuerpo humano pueda cambiar el punto de referencia de una variable concreta. Este cambio suele ser temporal y beneficioso. Por ejemplo, el punto de ajuste de la temperatura corporal puede cambiar a un valor más alto en respuesta a infecciones, lo que se llama fiebre. Este aumento de la temperatura ayuda al sistema inmunitario a eliminar el patógeno.

Un componente esencial de la homeostasis es la comunicación. La comunicación en el cuerpo se produce principalmente a través de dos sistemas: el sistema nervioso y el sistema endocrino. Independientemente del sistema utilizado, si la comunicación fluye hacia el centro de control desde el receptor, se denomina vía aferente. Si la información fluye desde el centro de control hacia el efector, se denomina vía eferente. En conjunto, el receptor, la vía aferente, el centro de control, la vía eferente y el efector constituyen un sistema de control homeostático. Esencialmente, todos los órganos y tejidos del cuerpo forman parte de los sistemas de control homeostático y realizan funciones que ayudan a mantener el entorno interno del cuerpo.

Imagen modificada a partir de imágenes de dominio público del cerebro y la piel. Otros elementos a mano alzada por JS en BYU-I 2013.

1. Los receptores de la piel y el cerebro pueden percibir la temperatura.

2. La información sobre la temperatura viaja a través de las neuronas aferentes hasta el centro de control. El centro de control en esta historia es el hipotálamo (punto verde en la imagen del cerebro).

3. El hipotálamo evalúa dónde está la temperatura en relación con el punto de ajuste (98,6). El hipotálamo envía entonces una señal a través de las neuronas eferentes a la piel y a los tejidos musculares.

4. La piel y los tejidos musculares son efectores. Si el centro de control determina que la temperatura del cuerpo está por encima del punto de referencia, entonces los vasos sanguíneos de la piel se dilatan, permitiendo que más sangre se acerque a la superficie del cuerpo. Las glándulas sudoríparas de la piel producen más sudor acuoso que será segregado en la superficie de la piel y permitirá la liberación de calor a medida que el agua se evapore. Si el centro de control determina que la temperatura del cuerpo está por debajo del punto de referencia, los vasos sanguíneos de la piel se contraen para mantener la sangre caliente hacia el núcleo del cuerpo. Además, las glándulas sudoríparas dejan de producir sudor. Los músculos son otro efector cuando hace frío. Los músculos comienzan a temblar, lo que produce calor en el cuerpo.

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