Homeostasis: ejemplos, mecanismos, funciones
La homeostasis se define como el conjunto de fenómenos de autorregulación que conducen al mantenimiento de la “constancia” en la composición química y en las propiedades fisicoquímicas del medio interno de un organismo.
La palabra homeostasis deriva del griego “oμoιo”, que se lee “homos” y que quiere decir “semejante” o “parecido” y del sufijo “στασισ”, que se lee “stasis”, que significa “fijo”, “permanente” o “estable”.
El término no hace referencia a un balance o equilibrio interno, sino más bien al mantenimiento de una condición constante, ya que un estado de balance o de equilibrio en un ser vivo significa la muerte. Dicha constancia es mantenida activamente por el organismo, a pesar de los cambios que puedan surgir en el medio externo.
Índice del artículo
- 1 Antecedentes
- 2 Concepto de homeostasis
- 3 Mecanismos homeostáticos
- 4 Funciones de la homeostasis
- 5 Homeostasis psicológica
- 6 Ejemplos de homeostasis en el cuerpo humano
- 7 Referencias
Fue Claude Bernard (1813-1878) a finales de la década de 1870 el primero en referirse a la constancia del “milieu intérieur” (del francés medio interno), que representa lo que hoy en día se conoce como líquido extracelular, en el cual están sumergidas las células de un organismo y gracias al cual se mantienen vivas.
El estudio de la constancia del medio interno definida por Bernard es lo que hoy conocemos como fisiología. El vocablo “fisiología” proviene de las palabras griegas “physis” (ϕυυsis) y “logo” (λoyo), que significan “naturaleza, modo de ser, esencia o condición natural” y “lo que se dice acerca de algo”, respectivamente.
Muchos años después, por 1933, el fisiólogo americano Walter Cannon fue quien acuñó el término homeostasis para describir aquellos mecanismos que cada ser vivo tiene para mantener constantes las condiciones de su líquido extracelular.
Ejemplos de algunas funciones homeostáticas relevantes desde el punto de vista fisiológico pueden ser el mantenimiento de la presión arterial, de la temperatura corporal, de la concentración de glucosa en sangre, de los niveles de electrolitos en el plasma sanguíneo, etc., que se mantienen en un rango restringido a pesar de las grandes diferencias entre el cuerpo y el medio ambiente.
La homeostasis es la capacidad que tiene todo ser vivo pluricelular para mantener ciertos parámetros o condiciones constantes en su medio interno, sin importar cuán diferente sea el medio que lo rodea y lo fluctuantes que sean las condiciones ambientales.
Este denominado “medio interno” corresponde al líquido extracelular, contenido en el espacio intersticial (entre célula y célula de un tejido) y al líquido intravascular o líquido sanguíneo en los animales.
La homeostasis es uno de los conceptos más importantes en la medicina y la fisiología (de animales y de plantas) ya que todos los organismos vivos necesitan que sus cuerpos funcionen dentro de un muy estrecho intervalo de condiciones, a saber: pH, temperatura, concentración de iones, cantidad de agua, concentración de nutrientes, entre otros.
Algunos autores consideran que “todos los mecanismos vitales, sin importar cuán variados sean, tienen el objetivo único de preservar las condiciones constantes de la vida en el medio ambiente interno”, por lo que la homeostasis define prácticamente a todas las funciones internas de un ser vivo.
La preservación o el mantenimiento de las condiciones internas es posible gracias a un sistema de control que funciona por retroalimentación negativa o positiva (en menor medida).
Este sistema permite que, cuando ocurren cambios importantes de alguno de los parámetros mencionados, estos cambios sean “neutralizados” rápidamente, llevando al organismo nuevamente a su condición normal.
Así pues, la homeostasis consiste en los sistemas de respuesta del cuerpo para enfrentarse a las condiciones ambientales y a los cambios a los que un organismo está sometido permanentemente.
La homeostasis es conseguida gracias a la extensa integración entre muchos de los sistemas corporales de un organismo.
Cannon (1929) clasifica los mecanismos homeostáticos dependiendo de aquello que se regula, es decir, de las “municiones” o “suministros” obtenidos del medio externo o de los “procesos” intrínsecos.
Los mecanismos de homeostasis por regulación de los suministros se caracterizan por el:
– Almacenamiento en términos de ajustes entre momentos de abundancia o de carestía y necesidad.
– Desbordamiento o descarga hacia fuera del cuerpo cuando existen “excesos intolerables”
El almacenamiento puede ser de dos tipos, uno temporal y otro por segregación. El almacenamiento temporal, conocido como “almacenamiento por inundación o por exceso”, ocurre por “inundación” de los tejidos intersticiales con los materiales que han sido ingeridos en abundancia.
El almacenamiento por “segregación”, en cambio, que tiene que ver con la inclusión del material ingerido en el interior de las células o de estructuras relativamente “permanentes”.
Por lo tanto, la homeostasis por regulación de suministros implica el almacenamiento de los suministros cuando existe abundancia, en aras de aumentar las reservas para enfrentarse a épocas de carencia, o la eliminación de los excesos, cuando estos son tóxicos.
A pesar de que la mayor parte de la regulación homeostática depende de la utilización de materiales o “suministros” externos, existen otros que dependen mucho más evidentemente de la alteración de procesos continuos intrínsecos,
Los principales ejemplos de este tipo de regulación son el mantenimiento de la neutralidad y el mantenimiento de la temperatura en los animales homeotermos (capaces de regular su temperatura corporal internamente).
Cannon, en 1925, propuso seis postulados tentativos para describir los factores fisiológicos responsables del mantenimiento de la “constancia” interna en el cuerpo de un ser vivo:
1- En un sistema abierto como el cuerpo de un animal, que está compuesto por materiales inestables y que son sometidos permanentemente a condiciones variables, la “constancia” o la homeostasis es evidencia directa de que existen sistemas funcionando o listos para funcionar para mantener dicha constancia.
2- Si un organismo o un sistema del cuerpo mantiene la homeostasis es únicamente porque cualquier tendencia hacia el “cambio” es automáticamente “neutralizada” por un incremento de la eficacia de uno o varios factores que se resisten al cambio.
3- Cualquier factor que opera para mantener la homeostasis por acción en una dirección no puede actuar al mismo tiempo en la dirección opuesta.
4- Agentes homeostáticos que son antagonistas en una región del cuerpo, pueden cooperar o trabajar en conjunto en otra región.
5- El sistema de regulación que determina un estado homeostático puede estar compuesto por gran número de factores que son “activados” al mismo tiempo o uno después del otro (sucesivamente).
6- Cuando se sabe de un factor que puede cambiar el estado homeostático en una dirección, es razonable buscar un control automático para tal factor o para factores que tengan el efecto opuesto.
La función principal de la homeostasis o de los mecanismos homeostáticos es la de mantener un “balance” interno en el cuerpo de los organismos vivos, especialmente respecto a parámetros como la temperatura (animales homeotermos), la concentración de iones y de agua, la ingesta de nutrientes, etc.
El mantenimiento de las condiciones internas “constantes” dentro de un rango bastante reducido y muchas veces considerablemente diferente al de las condiciones del medio externo o del ambiente, es esencial para el funcionamiento de los sistemas corporales y, por lo tanto, para la vida en sí misma, razón por la cual la homeostasis es fundamental para todos los seres vivos pluricelulares.
La homeostasis psicológica es un término que hace referencia a los mecanismos psicológicos o conductuales que poseen los seres humanos para equilibrar los “sentimientos” de necesidad y de satisfacción, en aras de mantener lo que cada individuo reconoce o percibe como una “condición normal”.
Aunque los mecanismos de control o de regulación de la homeostasis psicológica difieren considerablemente de aquellos que caracterizan la homeostasis fisiológica, ambos procesos están íntimamente relacionados.
Los mecanismos homeostáticos psicológicos tienen que ver, muchas veces con la autopreservación, el desarrollo y la reproducción, la adaptación, etc., por nombrar algunos.
Algunos de los ejemplos de homeostasis son el mantenimiento de la temperatura corporal interna en los humanos, el mantenimiento de los niveles de glucosa, la regulación de la presión arterial o el funcionamiento de un termostato.
1- Temperatura corporal interna
La temperatura corporal interna de los humanos es un gran ejemplo de homeostasis. Cuando un individuo está sano, su temperatura corporal se mantiene en 37º El cuerpo puede controlar la temperatura haciendo o liberando calor.
2- Mantenimiento de los niveles de glucosa
La glucosa es un tipo de azúcar que se encuentra en el torrente sanguíneo, pero el cuerpo debe mantener niveles adecuados de glucosa para asegurarse de que una persona permanezca sana.
Cuando los niveles de glucosa se elevan demasiado, el páncreas libera una hormona conocida como insulina. Si estos niveles caen demasiado bajos, el hígado convierte el glucógeno en la sangre en glucosa nuevamente, elevando los niveles.
3- Funciones del sistema linfático
Cuando las bacterias o los virus que pueden enfermarte entran en tu cuerpo, el sistema linfático contraataca para ayudar a mantener la homeostasis, trabajando para combatir la infección y asegurándose de que sigas sano.
4- Regulación de la presión arterial
El mantenimiento de la presión arterial sana es un ejemplo de homeostasis. El corazón puede detectar cambios en la presión arterial, lo que hace que envíe señales al cerebro, que luego envía señales que le dicen al corazón cómo responder.
Si la presión arterial es demasiado alta, naturalmente el corazón debe disminuir la velocidad; mientras que si es demasiado baja, el corazón tendrá que acelerar.
5- Equilibrio de ácidos y bases
El cuerpo de un humano contiene sustancias químicas conocidas como ácidos y bases, y un equilibrio adecuado de éstas es necesario para que el cuerpo funcione óptimamente. Los pulmones y los riñones son dos de los sistemas de órganos que regulan los ácidos y las bases dentro del cuerpo.
6- Nivel de agua
Más de la mitad del porcentaje de peso corporal de un ser humano es agua, y mantener el equilibrio correcto de agua es un ejemplo de homeostasis. Las células que contienen demasiada agua, se hinchan y pueden incluso explotar.
Las células con muy poca agua pueden terminar encogiéndose. Tu cuerpo mantiene un equilibrio de agua adecuado para que ninguna de estas situaciones ocurra.
7- Control del calcio
La regulación de los niveles del calcio por parte del cuerpo humano es un ejemplo de homeostasis. Cuando los niveles disminuyen, la paratiroides libera hormonas. Si los niveles de calcio se tornan muy altos, la tiroides ayuda a fijar el calcio en los huesos y disminuye los niveles de calcio en sangre.
8- Ejercicio físico
El ejercicio hace que el cuerpo mantenga la homeostasis mediante el envío de lactato a los músculos para darles energía.
Con el tiempo, esto también señala al cerebro que es hora de dejar de hacer ejercicio, para que los músculos puedan obtener el oxígeno que necesitan.
9- Sistema nervioso y respiración
El sistema nervioso ayuda a mantener la homeostasis en los patrones de respiración. Debido a que la respiración es involuntaria, el sistema nervioso asegura que el cuerpo reciba el oxígeno necesario al respirar.
10- Sistema urinario
Cuando las toxinas entran en tu sangre, interrumpen la homeostasis de tu cuerpo. El cuerpo humano, sin embargo, responde deshaciéndose de estas toxinas mediante el uso del sistema urinario.
Un individuo simplemente orina las toxinas y otras cosas desagradables de la sangre, restaurando la homeostasis al cuerpo humano.
11- Erizamiento de la piel
Cuando se sufre esa sensación de “piel de gallina” se debe a un proceso de homeostasis que sirve para disminuir la cantidad de calor irradiada por la piel. Era un proceso muy propio en la piel de nuestros ancestros primitivos, pero que se ha mantenido a pesar de la caída del pelo en la mayor parte del cuerpo.
12- Temblor o tiritar
Cuando tiritamos debido al frío es porque el cerebro envía una señales para que los músculos nos indiquen que el nivel de la temperatura está por debajo del recomendado para nuestra salud. Es decir, el temblor del músculo es una manera de contrarrestrar el frío.
13- Vasodilatación y vasoconstricción
La vasodilatación es el ensanchamiento de los capilares sanguíneos para enfriar la sangre y combatir el exceso de calor. La vasoconstricción es todo lo contrario, siendo el estrechamiento de los capilares para que, en ambientes fríos, se pueda conservar el calor sanguíneo.
11- Termostato
Los termostatos que funcionan encendiendo y apagando calentadores o acondicionadores de aire en respuesta a la salida de un sensor de temperatura.
12- Regulador de velocidad
El autocrucero de los vehículos que ajusta el acelerador de un coche en respuesta a los cambios en la velocidad.
13- Piloto automático
Un piloto automático que opera los controles de dirección de una aeronave o buque en respuesta a la desviación de la ruta o de un rumbo de la brújula preestablecido.
14- Controles en industrias
Los sistemas de control de procesos en una planta química o una refinería de petróleo que mantienen los niveles de fluidos, presiones, temperatura, composición química, etc. controlando calentadores, bombas y válvulas.
15- Regulador máquina de vapor
El regulador centrífugo de una máquina de vapor que reduce la válvula de mariposa en respuesta al aumento de la velocidad del motor, o abre la válvula si la velocidad cae por debajo de la velocidad predeterminada.
16- Homeostasis empresarial
Se refiere a la capacidad de una empresa para mantener su estado de equilibrio, contrarrestando las turbulencias internas y externas mediante la absorción de la variedad contextual.
Para los animales de sangre caliente como los mamíferos y las aves, la homeostasis es una combinación de procesos internos que involucran hormonas, el sistema endocrino y el metabolismo.
Por otro lado, para los animales de sangre fría como las serpientes, que no tienen tales sistemas internos, deben confiar en su entorno externo para mantener la homeostasis.
17- Hormonas
En algunas poblaciones de pequeños mamíferos como los ratones y conejos, cuando su número aumentan por alguna razón, el hacinamiento crea un estrés creciente que daña la glándula tiroides (la cual fabrica hormonas esenciales) y gran parte de la población simplemente muere por daño endocrino u hormonal.
18- Termorregulación
En el medio ambiente, cuando los niveles atmosféricos de dióxido de carbono aumentan, las plantas son capaces de crecer mejor y así eliminar más dióxido de carbono de la atmósfera.
También, las avispas y los avispones se encuentran en la mayoría de los ambientes desde bosques tropicales lluviosos, desiertos, climas subtropicales y templados. Son capaces de sobrevivir en tantas condiciones diferentes porque son capaces de termorregularse a sí mismos y a sus nidos.
19- Reciclaje de agua en la selva
Las selvas tropicales mediante un sistema de homeostasis mantienen su capacidad para reciclar el agua. Por ejemplo, la cuenca del Amazonas está rodeada al norte por las sabanas y llanos de Venezuela y al sur por las sabanas de Brasil.
Si la humedad procedente del océano Atlántico fluyera directamente hacia atrás, el ecosistema amazónico sería solo una pequeña fracción de su tamaño actual.
De hecho, los gigantes árboles de la selva amazónica bombean rápidamente la humedad hacia el cielo, para que vuelve a caer sobre la selva como lluvia, evitando así que cantidades significativas de agua se drenen lejos en el océano.
20- Los corales y el dióxido de carbono
Los pólipos de coral utilizan dióxido de carbono para formar sus conchas. Esto ayuda a disminuir la cantidad de dióxido de carbono en el océano y es una forma en que la Tierra combate la contaminación y trabaja para recuperar la homeostasis.
Al existir menos corales, el océano absorbe menos dióxido de carbono, dejando más en la atmósfera.
- Blessing W. The lower brainstem and bodily homeostasis (1997). New York: Oxford University Press.
- Cannon W. The wisdom of the body (1932). New York: W. W. Norton.
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