Sistemas de control del organismo (Fisiología)

(La UPEA). Temas de medicina: Introducción a la fisiología (Parte 3)

Ver Parte 1.

Ver Parte 2.

El cuerpo humano posee cientos de sistemas de control que son esenciales para la homeostasis. Por ejemplo, los sistemas genéticos actúan en todas las células para controlar las funciones intracelulares y extracelulares. Otros sistemas de control actúan dentro de los órganos, o a través de todo el cuerpo, para controlar las interacciones entre los órganos.

La regulación de las concentraciones de oxígeno y dióxido de carbono en el líquido extracelular es un buen ejemplo de los múltiples sistemas de control que actúan juntos. En este ejemplo, el aparato respiratorio actúa en colaboración con el sistema nervioso. Cuando la concentración de dióxido de carbono en sangre aumenta por encima de lo normal, el centro respiratorio se excita y hace que la persona respire de forma rápida y profunda. En consecuencia, aumenta la espiración de dióxido de carbono y, por tanto, su eliminación de la sangre y del líquido extracelular hasta que la concentración vuelve a la normalidad.

Valores normales de los principales componentes del líquido extracelular

En la tabla 1-1 se muestran algunos componentes importantes del líquido extracelular junto con sus valores normales, intervalos normales y límites máximos que se pueden soportar durante breves períodos de tiempo sin que se produzca la muerte. Obsérvese que los intervalos son muy estrechos. Los valores fuera de dichos intervalos son, normalmente, la causa o la consecuencia de la enfermedad.

Características de los sistemas de control

Muchos sistemas de control del organismo funcionan mediante mecanismos de retroalimentación negativa

Para regular la concentración de dióxido de carbono, sabemos que una alta concentración de dióxido de carbono en el líquido extracelular aumenta la ventilación pulmonar, lo que a su vez disminuye la concentración de dióxido de carbono hacia valores normales. Este mecanismo es un ejemplo de retroalimentación negativa; es decir, cualquier estímulo que intente modificar la concentración de dióxido de carbono será contrarrestado por una respuesta que influya negativamente en el estímulo desencadenante.

El grado de efectividad con el que un sistema de control mantiene constantes las condiciones depende de la ganancia de la retroalimentación negativa. La ganancia se calcula aplicando la siguiente fórmula:

Ganancia = corrección/error

Algunos sistemas de control, como aquellos que regulan la temperatura corporal, ofrecen ganancias de retroalimentación que pueden llegar hasta –33, lo que implica que se necesita un grado de corrección 33 veces mayor que el error residual.

Los sistemas de control adaptativo anterógrado se anticipan a los cambios

Al existir muchas interconexiones entre los sistemas de control, el control total de una función corporal concreta puede ser más complejo de lo que podría explicarse por una simple retroalimentación negativa. Por ejemplo, algunos movimientos del cuerpo se producen con tanta rapidez que no existe tiempo suficiente para que las señales nerviosas se desplacen desde algunas partes periféricas del organismo hacia el cerebro y, después, vuelvan hacia la periferia a tiempo de controlar los movimientos.

Por lo tanto, el cerebro debe aplicar un control anterógrado para producir las concentraciones musculares necesarias. Las señales nerviosas sensitivas procedentes de las partes en movimiento informan retrospectivamente al cerebro sobre si se ha ejecutado correctamente el movimiento apropiado, tal como ha sido diseñado por el cerebro. Si no ha sido así, el cerebro corrige las señales anterógradas que enviará hacia los músculos la próxima vez que se necesite ese movimiento. Este proceso también se conoce como control adaptativo y, en cierto sentido, es una retroalimentación negativa diferida.

A veces, la retroalimentación positiva puede causar ciclos viciosos y muerte; otras, puede ser útil

Un sistema de retroalimentación positiva responde a una perturbación con modificaciones que la amplifican y, por tanto, conduce a una inestabilidad más que a una estabilidad. Por ejemplo, una hemorragia intensa puede reducir la presión arterial hasta un nivel en el que el flujo sanguíneo hacia el corazón no sea suficiente para mantener un bombeo cardíaco normal. Por tanto, la presión arterial se reduce todavía más, lo que a su vez disminuye el flujo sanguíneo hacia el corazón y provoca una debilidad aún mayor de dicho órgano. Cada ciclo de esta retroalimentación provoca una reacción mayor del mismo tipo, lo que constituye un ciclo de retroalimentación positivo o un ciclo vicioso.

En algunos casos, el organismo usa la retroalimentación positiva para su propio beneficio. Un ejemplo de esto es la generación de señales nerviosas. Cuando la membrana de la fibra nerviosa se estimula, se produce una pequeña entrada de iones sodio hacia la célula provocando la apertura de más canales, una mayor entrada de sodio, más modificaciones del potencial de membrana, etc. Por tanto, una ligera entrada de sodio hacia la célula se convierte en una explosión de sodio que entra en el interior de la fibra nerviosa, con lo que se crea el potencial de acción nervioso.

Variabilidad fisiológica

Aunque algunas variables fisiológicas, como las concentraciones plasmáticas de iones, están finamente reguladas, otras, como el peso corporal y la adiposidad, muestran amplias variaciones entre individuos durante las diferentes etapas de la vida, e incluso en momentos distintos del día. La presión arterial, la tasa metabólica, la actividad del sistema nervioso, las hormonas y otras variables fisiológicas cambian a lo largo de la jornada, mientras nos desplazamos y llevamos a cabo las actividades normales de la vida diaria.

Por lo tanto, cuando hablamos de valores «normales» hemos de considerar que muchos de los sistemas de control del organismo reaccionan constantemente a las perturbaciones y que existe una variabilidad entre distintas personas de acuerdo con el peso corporal y la altura, la dieta, el sexo, el entorno, el componente genético y otros factores. Estas complejas fuentes de variabilidad fisiológica son objeto de importantes consideraciones cuando se habla de la fisiología normal y de la fisiopatología de las enfermedades.

Resumen: automatismo del organismo

El organismo consiste en un ente social formado por muchos billones de células organizadas en distintas estructuras funcionales, las mayores de las cuales se denominan órganos. Cada estructura funcional, u órgano, ayuda a mantener el medio interno constante. Mientras se mantenga la homeostasis, las células del organismo continuarán viviendo y funcionando correctamente.

Por tanto, cada célula se beneficia de la homeostasis y, a su vez, contribuye a su mantenimiento. Esta interrelación recíproca proporciona un automatismo continuo del organismo hasta que uno o varios sistemas funcionales pierden su capacidad de contribuir con su parte a la funcionalidad. Cuando esto sucede, todas las células del organismo sufren. La disfunción extrema provoca la muerte, y la disfunción moderada provoca la enfermedad.

_

_