Fisiología humana/Homeostasis

Resumen

El organismo humano está compuesto de trillones de células que trabajan juntas para el mantenimiento de todo el organismo. Si bien las células pueden desarrollar diferentes funciones, todas las células poseen requerimientos similares en sus metabolismos. Mantener un ambiente interno estable, con todas las sustancias que se necesitan para sobrevivir (oxígeno, glucosa, iones minerales, remoción de desechos), es necesario para el bienestar de las células individuales y para el bienestar de todo el cuerpo. Los variados procesos con los que el cuerpo regula su ambiente interno se denominan colectivamente homeostasis.

¿Qué es la homeostasis?

La homeostasis, en sentido general, se refiere a estabilidad, balance o equilibrio. Es el intento del cuerpo humano de mantener un ambiente interno. Mantener dicho ambiente requiere un monitoreo constante y ajustes a medida que las condiciones cambien. Este ajuste del sistema fisiológico dentro del cuerpo humano es llamado regulación homeostática.

La regulación homeostática está compuesta de tres partes o mecanismos:
1) El receptor.
2) El centro de control.
3) El efector.

El receptor recibe la información de que algo en el ambiente está cambiando, luego el centro de control o centro de integración recibe y procesa la información que viene del receptor y por último el efector responde a los comandos del centro de control ya sea reduciendo o mejorando el estímulo. Este es un proceso en desarrollo que continuamente trabaja para restaurar y mantener la homeostasis.

Por ejemplo, en la regulación de la temperatura corporal existen receptores de temperatura en la piel, que comunica información al cerebro, que es el centro de control y el efector son los vasos sanguíneos y las glándulas sudoríparas en nuestra piel.

Debido a que los ambientes internos y externos del cuerpo humano están en constante cambio y que además se deben estar haciendo constantes ajustes para alcanzar o estar cerca del punto de equilibrio, la homeostasis puede considerarse como un equilibrio sintético.

Ya que la homeostasis es un intento por mantener las condiciones internas de un ambiente limitando las fluctuaciones, esta debe abarcar una serie de curvas de feedback negativo.

El hipotálamo es una glándula hormonal del volumen de un guisante situado en el centro del cerebro, que controla y regula cada glándula y a la vez cada una de las funciones del organismo. Su función principal es la homeostasis, que es el proceso de devolver alguna cosa a la neutralidad, a su punto de partida.. Más info

Feedback negativo y positivo

Cuando ocurre un cambio de variable, existen dos tipos de feedback al que el sistema reacciona.

Feedback negativo

Es una reacción en la que el sistema responde de tal manera que invierte la dirección del cambio. Dado que esto tiende a mantener las condiciones constantes, permite el mantenimiento de la homeostasis.

Por ejemplo, cuando la concentración de dióxido de carbono en el cuerpo humano aumenta, se les indica a los pulmones incrementar su actividad y expeler más dióxido de carbono. Otro ejemplo de feedback negativo es la termorregulación, que consiste en que cuando la temperatura corporal aumenta (o disminuye), los receptores en la piel y en el hipotálamo sienten este cambio, enviando una señal desde el cerebro. Esta señal a su vez efectúa la respuesta correcta, que en este caso es el descenso de la temperatura corporal.

El sistema de calefacción casero versus el feedback negativo

Cuando estamos en casa, configuramos el termostato de la casa a una temperatura deseada. Por ejemplo digamos que si configuramos el termostato en 21 grados Celsius, el termómetro en el termostato espera hasta sentir un cambio en la temperatura superior o inferior de los 21 grados configurados anteriormente. Cuando este cambio ocurre el termómetro enviara un mensaje al “centro de control”, o termostato, que a su vez enviara un mensaje a la caldera para apagarla si es que la temperatura es muy alta o encenderla nuevamente si la temperatura es muy baja. En este ejemplo de la calefacción casera la temperatura del aire es el “Feedback negativo “, y cuando el centro de control recibe el feedback negativo esto detona una reacción en cadena para mantener la temperatura de la habitación.

Feedback positivo

Una respuesta que amplifica el cambio en la variable. Esto tiene un efecto desestabilizador, por lo que no resulta en la homeostasis.

El feedback positivo es menos común en sistemas naturales que el feedback negativo, pero tiene sus funciones. Por ejemplo, en los nervios, un umbral de potencial eléctrico denota la generación de una acción potencial más grande. La coagulación de sangre en la que las plaquetas procesan los mecanismos para transformar la sangre de un estado líquido a uno sólido. Este es un ejemplo de un ciclo de feedback positivo. Otro ejemplo es la secreción de oxitocina que provee una vía para que el útero se contraiga y que deriva en el nacimiento del bebe.

Feedback positivo dañino

A pesar de que el feedback positivo es necesario dentro de la homeostasis este también puede ser dañino algunas veces. Cuando una persona tiene fiebre alta esto causa un cambio metabólico que puede elevar la fiebre más y más. En raras ocasiones la temperatura corporal alcanza los 45 grados Celsius, provocando que las proteínas celulares dejen de trabajar y que el metabolismo se detenga, lo que finalmente da como resultado la muerte de la persona.

• Resumen:

Los sistemas sustentables requieren una combinación de ambas clases de feedback (positivo y negativo). Generalmente con el reconocimiento de divergencia de la condición homeostática, los feedbacks positivos son llamados a actuar, mientras que se alcanza la condición homeostática, el feedback negativo es usado para las respuestas “afinadas” o puestas a punto. Esto crea una situación de “metaestabilidad”, en la que las condiciones homeostáticas se mantienen dentro de límites establecidos, pero cuando estos límites son excedidos, el sistema puede cambiar radicalmente a una nueva situación de homeostasis (posiblemente menos deseable).

Propiedades de los sistemas homeostáticos

• Son ultra estables, lo que significa que el sistema es capaz de probar en qué dirección sus variables deben ser ajustadas.
• Sus organizaciones completas (interna, estructural y funcional) contribuyen al mantenimiento del balance. (revisar uso de la palabra. Al principio sugiere equilibrio)
• La Fisiología es en gran medida un estudio de procesos relacionado con la homeostasis. Algunas de las funciones que se enseñarán en este texto no son específicamente acerca de la homeostasis (por ejemplo: como se contraen los músculos) pero para que todos los procesos fisiológicos funcionen debe existir un ambiente interno adecuado. Por lo tanto la homeostasis es, el marco correcto para el estudio introductorio de la Fisiología.

¿De dónde proviene el termino homeostasis?

El concepto de homeostasis fue usado por primera vez por el científico francés Claude Bernard (1813-1878) en sus estudios del mantenimiento de la estabilidad en el “milieu (ambiente) interior”. Dijo que “todos los mecanismos vitales, variados como ellos son, tienen solo un propósito, este es preservar las condiciones constantes de vida en el ambiente interno” (extraído de Leçons sur les Phénonèmes de la Vie Commune aux Animaux et aux Végétaux, 1879).

El término en sí mismo fue acuñado por el fisiólogo americano Walter Cannon, autor de The Wisdom of the Body (1932). Este término proviene del griego homoios que significa similar o parecido y de estasis que significa estado o estabilidad.

El control de crucero en un auto es una metáfora simple para la homeostasis

Cuando en un auto se enciende el control de crucero, este establece una velocidad límite en la que el automóvil viajará. A veces esta velocidad puede variar en algunos kilómetros por hora pero en general el sistema mantendrá la velocidad establecida. Si el automóvil comienza a subir por una colina, los sistemas automáticamente incrementarán la cantidad de combustible entregado para mantener la velocidad establecida.

Por otra parte si el automóvil comienza a descender la colina, el automóvil automáticamente comenzará a reducir la cantidad de combustible entregada para mantener la velocidad establecida. Con la homeostasis ocurre lo mismo, porque el cuerpo humano tiene un límite establecido en cada ambiente, si uno de estos límites se incrementa o reduce, el cuerpo lo sentirá y automáticamente tratará de arreglar el problema para mantener los límites preestablecidos. Esta es una metáfora simple para explicar como el cuerpo opera en constante monitoreo de los niveles y automáticamente hace pequeños ajustes cuando estos niveles están por debajo o exceden el punto establecido.

Caminos que alteran las homeostasis

Una gran variedad de mecanismos homeostáticos mantienen el ambiente interno dentro de los límites tolerables. O la homeostasis es mantenida a través de una serie de mecanismos de control, o el cuerpo puede sufrir varias enfermedades o dolencias.

Cuando las células en el cuerpo comienzan a funcionar de manera incorrecta, el balance homeostático se ve alterado. Finalmente, esto conduce a una enfermedad o a un funcionamiento defectuoso de la célula. Lo anterior puede ser causado de dos formas: la deficiencia, que quiere decir que las células no están recibiendo lo que necesitan, o la toxicidad, que se refiere a que las células están siendo envenenadas por elementos que no necesitan.

Cuando la homeostasis es interrumpida en las células, existen caminos para corregir o empeorar el problema. Además de los mecanismos de control interno, existen influencias externas que se basan principalmente en elecciones de estilo de vida y exposiciones medioambientales que influencian la habilidad de cuerpo para mantener su salud celular.

• Nutrición: si su dieta tiene escasez de alguna vitamina o mineral sus células funcionaran pésimamente, lo que posiblemente dé como resultado alguna enfermedad. Por ejemplo, una mujer que está en su periodo menstrual y que tiene una ingesta inadecuada de hierro durante este período se volverá anémica. La falta de hemoglobina, una molécula que requiere hierro, dará como resultado una reducida capacidad de transportar oxígeno. En casos leves los síntomas pueden ser vagos (por ejemplo fatiga), pero si la anemia es severa el cuerpo tratará de compensar estos síntomas incrementando el ritmo cardíaco, derivando en palpitaciones, sudoración y en una posible falla cardíaca.

• Toxinas: Las toxinas son cualquier sustancia que interfiera con la función celular, causando el mal funcionamiento celular. Esto puede suceder de varias formas: a través de algún químico, de alguna planta, por insecticidas o por alguna mordida. Un ejemplo común de las toxinas en el cuerpo es la sobredosis de droga. Cuando una persona consume una gran cantidad de droga sus signos vitales comienzan a flaquear y pueden causar problemas en los que se incluyen el coma, daño cerebral e incluso la muerte.

• Psicológico: La salud física y mental son inseparables, nuestros pensamientos y emociones producen cambios químicos que tiene lugar para mejor como es el caso de la meditación y para peor como es el caso del estrés.

• Físico: El mantenimiento físico es esencial para nuestras células y cuerpos. El descanso adecuado, la luz del sol y ejercitarse son ejemplos de mecanismos físicos para influenciar la homeostasis. Por otra parte la falta de sueño está relacionada a un número de enfermedades tales como ritmos cardiacos irregulares, fatiga, ansiedad y dolores de cabeza.

• Genético/reproductor: heredar fuerzas y debilidades pueden ser partes de nuestra constitución genética. Los genes se encuentran a veces apagados o encendidos debido a factores externos de los cuales podemos tener algún control, pero en ciertas ocasiones poco se puede hacer para corregir o mejorar las enfermedades genéticas. Una variedad de enfermedades provienen de genes mutados que comienzan a nivel celular, el cáncer puede ser genéticamente heredado o puede ser causado debido a una mutación desde una fuente externa tal como la radiación o genes alterados en un feto cuando la madre usa drogas durante la gestación de este.

• Médico: debido a las diferencias genéticas algunos cuerpos necesitan ayuda en alcanzar o mantener la homeostasis. A través de la medicina moderna a nuestros cuerpos se les ha podido entregar diferentes ayudas, desde anticuerpos para ayudar a combatir infecciones a quimioterapia para acabar con células cancerígenas nocivas. Las prácticas médicas alternativas y tradicionales tienen muchos beneficios, pero como cualquier práctica médica la posibilidad de efectos dañinos está presente. Ya sea mediante infecciones nosocomiales o una dosis incorrecta de medicamentos, la homeostasis puede ser alterada por lo que la está tratando de arreglar, la prueba y error con medicamentos puede causar potenciales reacciones dañinas y la muerte si no es detectada a tiempo.

Los factores enumerados anteriormente tienen sus efectos a nivel celular, ya sean beneficiosos o dañinos. Las vías beneficiosas inadecuadas (deficiencia) casi siempre resultan en una oscilación nociva en la homeostasis. Mucha toxicidad también causa un desequilibrio homeostático, lo que resulta en un mal funcionamiento celular. Removiendo las influencias negativas en la salud y proporcionando influencias positivas, nuestro cuerpo está mejor preparado para auto regularse y para auto repararse, y por tanto de mantener la homeostasis.

Cada sistema corporal contribuye a la homeostasis de otros sistemas y a la del organismo completo. Ningún sistema del cuerpo trabaja de forma aislada y el bienestar de la persona depende del bienestar de todos los sistemas que interactúan en el cuerpo. Una alteración dentro de un sistema generalmente tiene consecuencias para varios sistemas corporales adicionales. A continuación se muestran breves explicaciones de cómo varios sistemas corporales contribuyen en el mantenimiento de la homeostasis:

Sistema nervioso

Ya que el sistema nervioso no almacena nutrientes, este debe recibir un suministro continuo desde la comida. Cualquier interrupción en el flujo de sangre podría significar daño cerebral o la muerte. El sistema nervioso mantiene la homeostasis controlando y regulando las otras partes del cuerpo. Una desviación del punto de balance actúa como un estímulo a un receptor, que envía un impulso nervioso a un centro de regulación en el cerebro. El cerebro indica a un efector actuar de tal manera que se produce una respuesta flexible. Por ejemplo, si la desviación era una baja en la temperatura corporal, el efector actúa para incrementar la temperatura corporal. La respuesta adaptativa regresa el cuerpo a un estado de normalidad y el receptor, el centro regulador, y el efector cesan temporalmente sus actividades.

Ya que el efector es regulado por las mismas condiciones que produce, este proceso es llamado control por retroalimentación negativa. Esta manera de regulación de la normalidad resulta en una fluctuación entre dos niveles extremos. Sólo hasta que la temperatura del cuerpo descienda bajo el nivel normal, los receptores estimulan el centro de regulación y los efectores actúan para elevar la temperatura corporal.

Los centros de regulación están ubicados en el sistema nervioso central, que está compuesto por el cerebro y la médula espinal. El hipotálamo es una parte del cerebro que se encarga especialmente de la homeostasis, además influencia la acción de la médula oblongada, una parte inferior del cerebro, además del sistema nervioso autónomo y la glándula pituitaria.

El sistema nervioso consta de dos partes importantes: el sistema nervioso central y sistema nervioso periférico. El sistema nervioso periférico está formado por los nervios craneales y espinales. El sistema nervioso autónomo es una parte del sistema nervioso periférico y contiene neuronas motoras que controlan los órganos internos. Opera a nivel subconsciente y se divide en el sistema simpático y el parasimpático. En general, el sistema simpático brinda estímulos que asociamos con situaciones de emergencia, a menudo llamadas reacciones de “pelear “o “huir”. Por otra parte, el sistema parasimpático produce los estímulos necesarios para nuestra existencia diaria.

Sistema endocrino

El sistema endocrino está formado por glándulas que secretan hormonas al torrente sanguíneo. Cada hormona tiene un efecto en uno o más tejidos diana. De esta manera el sistema endocrino regula el metabolismo y el desarrollo de la mayoría de las células y los sistemas del cuerpo. Para ser más específicos, el sistema endocrino contiene hormonas sexuales que activan las glándulas sebáceas, desarrollan las glándulas mamarias, altera el flujo dérmico sanguíneo y liberan lípidos desde los adipocitos y la hormona melaoestimulante estimula los melanocitos en la piel.

El crecimiento de los huesos es regulado por varias hormonas, y el sistema endocrino ayuda con la movilización de calcitonina y calcio. En el sistema muscular, las hormonas ajustan el metabolismo muscular, la producción de energía y el crecimiento. En el sistema nervioso las hormonas afectan al metabolismo neuronal, regulan el balance en el fluido de electrolitos y ayudan con las hormonas reproductivas que influencian el desarrollo y el comportamiento del sistema nervioso central. En el sistema cardiovascular, se necesitan hormonas que regulan la producción de glóbulos rojos, los que elevan y bajan la presión sanguínea. Las hormonas también tienen efectos antiinflamatorios y estimulan el sistema linfático. En resumen, el sistema endocrino tiene un efecto regulador en todos los demás sistemas del cuerpo.

Sistema integumentario

El sistema integumentario (la piel) está encargado de proteger el cuerpo de microbios invasores (principalmente formando una capa gruesa e impenetrable), regula la temperatura corporal a través de la sudoración y la vasodilatación/ vasoconstricción, o piloerección (piel de gallina), también regula el balance de iones en la sangre.

La estimulación de los mastocitos también produce cambios en el flujo de sangre y la permeabilidad capilar que puede afectar el flujo de sangre en el cuerpo y como este es regulado. También ayuda a sintetizar la vitamina D que interactúa con la absorción de calcio y fósforo necesaria para el crecimiento, mantenimiento y reparación ósea. El cabello en la piel protege la entrada de la cavidad nasal u otros orificios, previniendo que los invasores se adentren más en nuestros cuerpos. La piel también ayuda a mantener el balance gracias a la excreción de agua y de otros solutos, es decir que la epidermis queratinizada limita la pérdida de fluido a través de la piel, también provee un mecanismos de protección contra riesgos ambientales. Por esto se debe recordar que nuestra piel es integumentaria, es decir es nuestra primera línea de defensa.

Sistema esquelético u óseo

Como estructura del cuerpo humano, este sistema está compuesto principalmente por 206 huesos pero también se incluyen los cartílagos, ligamentos y otros tejidos conectivos que lo estabilizan e interconectan.

El trabajo de los huesos en conjunto con el sistema muscular es de colaborar en la postura y la locomoción. Muchos huesos del esqueleto actúan como palancas, que cambian la magnitud y la dirección de las fuerzas generadas por los músculos esqueléticos.

El sistema esquelético cumple un rol esencial en la protección de los órganos vitales encajonados entre las cavidades esqueléticas, por ejemplo la cavidad craneal y la espinal, además los huesos forman la mayoría de la base estructural para otras cavidades del cuerpo humano, por ejemplo la cavidad torácica y la cavidad pélvica. El sistema esquelético además actúa como una importante reserva mineral, por ejemplo, si los niveles de calcio o de magnesio en la sangre están bajos y los minerales no están disponibles en la dieta de la persona, estos minerales se obtendrán de los huesos. Además, el sistema esquelético provee el calcio necesario para toda la contracción muscular. Finalmente los glóbulos rojos, linfocitos y otras células relacionadas con la respuesta inmunológica se producen y almacenan en la médula ósea.

Sistema muscular

El sistema muscular es uno de los sistemas más versátiles en el cuerpo humano. En este sistema se incluye el corazón, que constantemente bombea sangre a través del cuerpo. El sistema muscular es responsable también por las acciones involuntarias , como la piel de gallina, la digestión y la respiración, y también es responsable por las acciones voluntarias, como el caminar y tomar objetos, y además ayuda a proteger los órganos en la cavidades del cuerpo humano. Los músculos en el cuerpo humano se contraen, lo que incrementa la temperatura corporal cuando se tiene frío. El escalofrío ocurre cuando la temperatura interna desciende, los músculos alrededor de los órganos vitales se contraen degradando ATP (adenosina trifosfato) y por lo tanto expendiendo calor, el cual se distribuye al resto del cuerpo.

Sistema cardiovascular

El sistema cardiovascular, además de necesitar mantenerse entre ciertos niveles, desempeña un rol en el mantenimiento de otros sistemas en el cuerpo humano transportando hormonas, por ejemplo el corazón secreta el péptido natriurético auricular (PNA) y el péptido natriurético cerebral (PNC), también transporta nutrientes como el oxígeno, para ser más precisos eritropoyetina (EPO) a los huesos, deshaciéndose de los residuos, removiendo el dióxido de carbono y proveyendo de un suministro fresco de oxígeno a todas las células del cuerpo. La homeostasis se ve alterada cuando los sistemas linfático o cardiovascular no funcionan correctamente. La piel, huesos, músculos, pulmones, tracto digestivo y nervioso, además de los sistemas endocrino, linfático, urinario y reproductivo usan el sistema cardiovascular como su “camino” o “autopista” para la distribución de elementos como nutrientes, oxígeno, desechos, hormonas, drogas, etc.

Existen muchos factores de riesgo que pueden producir un sistema cardiovascular poco saludable, algunas enfermedades asociadas están típicamente etiquetadas como “controlables” e “incontrolables”. Los principales factores de riesgo incontrolables son la edad, el sexo y el historial familiar de enfermedades cardíacas especialmente a temprana edad.

El sistema cardiovascular también contiene sensores para monitorear la presión sanguínea, llamados barorreceptores, que trabajan detectando el estrechamiento de un vaso sanguíneo. Esta información es transmitida a la médula oblongada en el cerebro donde se toman acciones para aumentar o disminuir la presión sanguínea vía sistema nervioso autónomo.

Sistema linfático

El sistema linfático tiene tres roles principales, el primero es el mantenimiento del volumen de sangre y tejido. El exceso de fluido que sale de los capilares cuando están bajo presión podrá desarrollar y causar edema. En segundo lugar, el sistema linfático absorbe los ácidos grasos y triglicéridos de la digestión de las grasas para que estos componentes no entren directamente en el torrente sanguíneo. En tercer lugar, el sistema linfático está encargado de la defensa del cuerpo contra los microbios invasores y en la respuesta inmunológica. Además, este sistema también colabora en el mantenimiento, como cuando los huesos y los músculos se reparan luego de las lesiones. Otra defensa de este sistema es el mantenimiento del PH ácido de la orina para combatir las infecciones en el sistema urinario. Las amígdalas son los “asistentes” del cuerpo que ayudan a defenderlo de las infecciones y toxinas absorbidas desde el tracto digestivo. Además las amígdalas protegen contra las infecciones que entran a los pulmones.

Sistema respiratorio

El sistema respiratorio trabaja en conjunto con el sistema cardiovascular para proveer oxígeno a las células dentro de cada sistema corporal para el metabolismo celular. Este sistema además remueve el dióxido de carbono, ya que el CO₂ es principalmente transportado en el plasma como iones de bicarbonato, que actúa como amortiguador químico o solución amortiguadora.

El sistema respiratorio también ayuda a mantener los niveles de pH apropiados en la sangre, hecho que es muy importante para la homeostasis. Como resultado de la hiperventilación, el nivel de CO₂ se reduce en la sangre, esto causa que el pH de los fluidos corporales se incremente. Si los niveles de ácido se elevan por encima de 7,45 dará como resultado la alcalosis respiratoria. Por otra parte, mucho CO₂ causará que el pH caiga por debajo de 7,35 lo que dará como resultado la acidosis respiratoria.

El sistema respiratorio también ayuda al sistema linfático atrapando patógenos y protegiendo tejidos profundos dentro de este. Se debe tener presente que cuando se ha incrementado el espacio torácico puede provocar presión abdominal a través de la contracción de los músculos respiratorios, lo que puede ayudar en la defecación. Se debe recordar que los pulmones son la entrada para el aliento de vida de nuestros cuerpos.

El órgano del sistema respiratorio está compuesto por la nariz, faringe, laringe, tráquea, bronquios y pulmones. Estos órganos juntos permiten el movimiento de aire dentro de las pequeñas y delgadas paredes de los sacos de aire en los pulmones llamados alvéolos. Es en los alvéolos donde el oxígeno es intercambiado por el dióxido de carbono, que es llevado a los pulmones por la sangre para que pueda ser eliminado del cuerpo.

Sistema digestivo

Todos los sistemas en el cuerpo se resienten sin un suministro regular de energía y nutrientes desde el sistema digestivo. Este sistema absorbe sustancias orgánicas, vitaminas, iones y agua que son necesarias en todo el cuerpo. En la piel, el tracto digestivo provee lípidos para almacenar en la capa subcutánea. Se debe tener en cuenta que la comida experimenta tres tipos de procesos en el cuerpo: digestión, absorción y eliminación. Si uno de estos procesos no funciona el cuerpo presentara problemas que serán extremadamente notorios. Los mecanismos de digestión pueden incluir la digestión química, movimientos, ingestión, absorción y eliminación. Para mantener un sistema digestivo saludable y eficiente, se debe recordar los componentes incluidos en este sistema, si estos son perturbados, la salud digestiva puede que se vea afectada.

Sistema urinario

Los desechos nitrogenados tóxicos acumulados como proteínas y ácidos nucleídos son descompuestos y usados para otros propósitos, y es el sistema urinario quien se deshace de estos desechos. Este sistema está directamente envuelto en el mantenimiento de los volúmenes apropiados de sangre (e indirectamente en la presión sanguínea) y en la concentración de iones dentro de la sangre. Otra contribución es que los riñones producen una hormona (eritropoyetina) que estimula la producción de glóbulos rojos. Además los riñones juegan un rol importante en el mantenimiento del contenido de agua en el cuerpo y de la correcta salinidad de la composición del fluido extracelular. Los cambios externos que llevan a una excesiva perdida de fluido detonan mecanismos de respuesta que actúan para inhibir la perdida de fluido.

Sistema reproductivo

El sistema reproductivo es el único que no contribuye mucho con la homeostasis en nuestros organismos. En vez de estar atado al mantenimiento del organismo, el sistema reproductivo está relacionado con la preservación de las especies. Una vez dicho esto, las hormonas sexuales si tienen un efecto en otros sistemas corporales y su desequilibrio puede llevar a varios desordenes, por ejemplo una mujer cuyos ovarios hayan sido extirpados a temprana edad tiene un mayor riesgo de desarrollar osteoporosis.

Termorregulación

Los cuerpos vivos han sido programados con un número de procesos automatizados, que los hacen autosustentables en el ambiente natural. Entre estos muchos procesos se encuentra la reproducción, el ajuste con ambientes externos y el instinto de supervivencia, que han sido dados por la naturaleza a los seres vivos.

La supervivencia de los seres vivos depende de su capacidad de mantener una temperatura corporal estable independientemente de la temperatura del ambiente que lo rodee. Esta capacidad de mantener la temperatura corporal es llamada termorregulación. Los animales de sangre fría, como los reptiles, tienen medios diferentes de regular su temperatura que la de los animales de sangre caliente u homeotermos, tales como los humanos y otros mamíferos. Esta sección es más relevante cuando se considera a los organismos de sangre caliente.

La temperatura corporal depende del calor producido menos el calor perdido. El calor se pierde por radiación, convección y conducción, pero la pérdida neta por los tres procesos depende de la gradiente entre el cuerpo y el exterior. Por consiguiente, cuando la temperatura externa es baja, la radiación es la forma más importante de pérdida de calor. Por otra parte cuando hay una temperatura externa alta, la evaporación es la más importante forma de pérdida de calor. El balance de calor producido y de pérdida de calor mantiene una temperatura corporal constante, sin embargo la temperatura varía durante el día y su punto de equilibrio es controlado por el hipotálamo.

La temperatura corporal es usualmente de 37,4°C, pero varía durante el día en alrededor de 0,8°C. Así también la menor temperatura diaria se registra cuando las personas duermen. Los receptores de temperatura se encuentran en la piel, las grandes venas, los órganos abdominales y el hipotálamo.

Mientras que los receptores en la piel proveen la sensación de frío, los receptores de temperatura hipotalámicos (núcleo central) son los más importantes. La temperatura del núcleo del cuerpo es usualmente de 0,7-1,0°C más alta que la temperatura axilar u oral.

Cuando la temperatura corporal cae debido a frío externo o del ambiente, un importante componente de protección es la vasoconstricción de la piel y de los vasos sanguíneos de las extremidades. Esto hace bajar la temperatura de la superficie de la piel proveyendo una capa aislante (como la capa de células grasas) entre la temperatura central y la temperatura del ambiente externo. Igualmente, si la temperatura se eleva, el flujo sanguíneo hacia la piel se incrementa, maximizando el potencial para la pérdida por radiación y evaporación. Por consiguiente si se han dilatado los vasos sanguíneos de la piel por la ingesta de alcohol esto puede entregar una sensación agradable y cálida, pero incrementara la perdida de calor (si la temperatura externa ha seguido siendo baja).

Los principales ajustes en el frío son los escalofríos para incrementar la producción de calor, y la constricción de los vasos sanguíneos en la periferia y en la piel. Esto ayuda a minimizar la pérdida de calor a través de la piel y dirige sangre a los órganos internos vitales.

Además de la variación diaria en la temperatura corporal, existen otras variaciones cíclicas. En las mujeres la temperatura cae antes de la ovulación y se eleva en 1°C en la ovulación, esto es debido en gran parte al incremento de progesterona en el punto de equilibrio, también la hormona tiroidea y las sustancias pirógenas incrementan este punto de equilibrio. La tasa de metabolismo basal (TMB) es de alrededor de 30 calorías /m²/h. Esta es más alta en los niños que en los adultos, parcialmente como resultado de la diferencia en el área de superficie al índice de masa corporal. Debido a esta relación, los niños pequeños están más propensos a bajar su temperatura rápidamente, por lo tanto existe una gran variación de temperatura en los niños más que en los adultos. Esto es incrementado por la hormona tiroidea y disminuido por la falta de esta.

Diferentes comidas pueden afectar el TMB y el cuociente respiratorio de las comidas puede variar. Carbohidratos= 1,0; Proteína=1,0; Grasas =0,7.

Sistema excretor

Este sistema es responsable de la remoción de desperdicios, excesos de agua y sal en la orina. Regula el volumen y el PH del ambiente interno. El sistema excretor humano mantiene la homeostasis removiendo los desperdicios metabólicos, tales como el agua, la sal y las concentraciones de metabolitos en la sangre. Los riñones, que son los órganos excretores primarios, son los principales órganos de la homeostasis porque ellos excretan desechos nitrogenados y regulan el balance de agua y sal y el balance base de ácido. Esta sección examinará los riñones en detalle.

Composición corporal

	Fluido extracelular	Fluido celular
Volumen	Plasma – 3 litros / Intersticial – 10 litros	30 litros
Osmolalidad (mOsm)	290	290
Na+ (mmol/l)	140	15
Ca2+ (mmol/l)	2.2	< 10 -6
Cl- (mmol/l)	110	10
HCO3- (mmol/l)	30	10
K+ (mmol/l)	4	150
Mg2+ (mmol/l)	1.5	15
PO43+ (mmol/l)	2	40
pH	7.4	7.1
Diferencia potencial(mV)		-70

La presión sanguínea o arterial se expresa como dos números diferentes. El primer número es llamado “presión sanguínea sistólica” y el segundo número es llamado “presión sanguínea diastólica”. La presión sistólica es la presión al momento del ciclo cardíaco cuando el corazón se contrae, lo que fuerza la sangre hacia afuera del corazón (llamada sístole), además este es el periodo de la más alta presión.

El número diastólico proviene del tiempo en el ciclo cardíaco cuando la presión está en su más bajo nivel, mientras que el corazón se llena de sangre. Esta fase es llamada diástole. La presión sanguínea en las arterias más grandes es de alrededor de 120/80 mmHg. Para el tiempo que esto llega a los capilares ha perdido parcialmente su naturaleza pulsátil y tiene una presión de alrededor de 35 mmHg. La presión cae rápidamente a lo largo de los capilares a 15 mmHg en el extremo venoso. Esta presión hidrostática tiende a forzar el fluido hacia afuera del capilar dentro del intersticio (el fluido entre las células), pero el balance es mantenido por la presión osmótica coloidal (debido a las proteínas, principalmente albúmina) de 26 mmHg. El movimiento neto de agua es pequeño (alrededor de 2%) y por lo tanto la presión osmótica coloidal es la misma en el extremo arterial y venoso del capilar.

En el extremo arterial del capilar existe un fuerza hacia afuera neta de alrededor de 11 mmHg mientras que en el extremo venoso la fuerza hacia dentro neta es de alrededor de 9 mmHg(es decir, -9). Existe un desequilibrio entre el movimiento de agua hacia afuera y hacia adentro el que lleva a un desequilibrio de alrededor de 3 litros por día, y que se remueve como linfa. Existe algo de albumina en el tejido intersticial, la que varía en diferentes órganos pero la concentración puede ser de hasta 10 o 20 % de plasma. Esto da una presión oncótica intersticial que causa el movimiento de fluido dentro del intersticio, pero sin embargo el movimiento a granel del agua no es la forma en que los nutrientes llegan a las células. La gradiente de concentración de los nutrientes se disemina a medida que el capilar es muy permeable a todas las moléculas pequeñas.

El volumen extracelular es de aproximadamente 13 litros en una persona que pesa 70 kilos, 10 litros hay en el espacio intersticial y tres litros en el plasma. Los capilares son las interconexiones entre los dos compartimientos y son permeables a la mayoría de las substancias con un peso molecular menor a 20.000. De este modo los nutrientes se pueden diseminar fácilmente a través de la pared e ir de la sangre a la célula. A pesar de la alta permeabilidad del capilar el agua es mantenida dentro debido a la presión oncótica y solo alrededor del 2% del plasma que fluye por el capilar se mueve a través de la pared.

El volumen sanguíneo es de alrededor de 5 litros de los que aproximadamente 3 litros son plasma y los restantes 2 litros son glóbulos rojos. El volumen de los glóbulos rojos (hematocrito) es de alrededor del 43% y la relación entre el plasma y el volumen de sangre y el hematocrito es la siguiente: Volumen de sangre = volumen de plasma 100 / (100 - Ht). Además la mayor parte de la sangre esta usualmente en las venas (70% de la sangre).

Los capilares difieren en su permeabilidad a lo largo del cuerpo. Los capilares cerebrales son relativamente impermeables debido a uniones estrechas entre las células endoteliales que cubren los vasos sanguíneos. Esto se conoce como la barrera hematoencefálica o BHE y ayuda a prevenir que las toxinas entren al cerebro.

Las siguientes partes del cuerpo están ordenadas desde el menos permeable al más permeable

Cerebro < Músculo < Glomérulo < Sinusoides hepáticos.

Los capilares, a pesar de que cubren una gran superficie, solo contienen alrededor del 7 % del volumen sanguíneo. Las arterias y arteriolas contienen aproximadamente el 15 %.

Distribución del fluido corporal

La membrana celular es una capa bilípida que es permeable al agua y a las partículas solubles a los lípidos sin embargo es impermeable a las partículas cargadas, lo que se conoce como factor de control de osmolalidad. La osmolalidad en la célula y el fluido intersticial son lo mismo pero difieren es su composición aniónica y catiónica. La membrana capilar, hecha de albumina, es permeable a todo excepto a las proteínas, además estas membranas varían en los diferentes tejidos. Existen fenestras o poros para ayudar un mejor flujo de los fluidos. Las partículas que pesan sobre 40.000 tienen una baja permeabilidad, lo que se conoce como factor de control de presión oncótica. Los capilares en el cerebro son relativamente impermeables mientras que los capilares en las sinusoides hepáticas y en los glomérulos son extremadamente permeables.

	Agua (litros)	Sodio (mmol)	Potasio (mmol)
Total	43	3700	4000
Intracelular	30	400
Hueso	-	1500	300
Extracelular	13	1820	52
Plasma	3	420	12
Intersticial	10	1400	40
Ingesta usual	1,5	180	70
Rango	0,7-5	5-400	50-400

La deshidratación y la disminución del volumen

La osmolalidad del plasma es de aproximadamente de 290 mosmol/l aportados principalmente por el sodio (140 mmol/l) y sus aniones complementarios. En la deshidratación se pierde agua del cuerpo. El aumento de la osmolalidad que ocurre en el plasma (también aumenta el sodio) causa inicialmente que el agua salga de las células junto con la gradiente osmótica. De este modo el volumen de la célula se reduce pero los procesos homeostáticos de la célula subsecuentemente retornan a un estado normal absorbiendo solutos.

En la deshidratación el agua es removida del plasma y por consiguiente los hematocritos y la albumina que no se hayan perdido tendrán una alta concentración. En la disminución del volumen el agua y los electrolitos se pierden y de este modo habrá un pequeño efecto en la concentración de sodio o en la osmolalidad. Como la osmolalidad no es alterada no existirá fuerza para extraer el agua de las células, por lo que el volumen de la célula no se verá afectada.

En la disminución del volumen debido a la pérdida de sangre la intensidad del hematocrito es la misma pero la resultante caída de la presión sanguínea causa que el fluido salga del intersticio dentro del compartimiento vascular y disminuye la albumina y el hematocrito. Cuando existe disminución del volumen debido a la perdida de agua y electrolitos por la acción del vomito o diarrea, existirá un pequeño o ningún efecto en la osmolalidad del plasma o de la concentración de sodio. Sin embargo existirá un pequeño incremento en el la albumina del plasma y del hematocrito porque el volumen es perdido desde el espacio extracelular y como las células sanguíneas y la albumina no se pierden esto incrementa la concentración.

En la disminución del volumen existen fuerzas activas que retienen sodio y agua en el cuerpo. La retención de sodio en gran medida por el sistema renina angiotensina aldosterona (SRAA) que se activa por una caída en la presión sanguínea causada por la disminución del volumen. En la deshidratación, la alta osmolalidad activa la secreción de la hormona antiduirética (HAD) que causa la retención de agua. Como también hay disminución de volumen, esto activa el sistema renina angiotensina aldosterona que causa que se retenga el sodio. Esta retención tendera a causar un aumento en la concentración de sodio la que ya estaba alta, pero la retención de agua debería corregir esto. No existe un receptor activo que controle y controle la concentración de Na (sodio) alterando la excreción de sodio. Las hormonas retenedoras de sodio son principalmente reguladas por el volumen y la presión sanguínea. Inicialmente en la pérdida de sangre el hematocrito no es alterado pero cae a medida que el fluido entra en el espacio intersticial.

Balance de agua

La vasopresina, también llamada hormona antidiurética (HAD), es el componente principal que controla el balance del agua disminuyendo la salida de agua del riñón, y de este modo la disminución de la micción. Percibe la necesidad monitoreando la osmolalidad del plasma y si esta es alta, la vasopresina es secretada. La vasopresina se forma en el hipotálamo y viaja a través de los axones a la parte posterior de la glándula pituitaria donde es almacenada.

La osmolalidad del plasma es el factor usual que regula la liberación de la vasopresina, pero otros factores alteran esta liberación. El dolor y la emoción liberan vasopresina junto con la otra hormona posterior pituitaria, la oxitocina. El alcohol inhibe la liberación de la vasopresina y por lo tanto causa diuresis. Un volumen de plasma bajo también libera vasopresina la que en alta concentración puede causar vasoconstricción. Estos diferentes factores pueden vencer el control psicológico usual de la osmolalidad.

Los osmorreceptores en el hipotálamo monitorean la osmolalidad del plasma y envían una señal a través del axón que libera vasopresina desde la glándula pituitaria posterior. La vasopresina viaja por la sangre al riñón y se une a un receptor en la membrana basolateral y gracias a una serie de eventos celulares altera la permeabilidad de la membrana luminal al agua, de este modo se incrementa la permeabilidad al agua del conducto de recolección y debido a los gradientes osmóticos creados en el riñón causa que el agua sea retenida por el cuerpo (esto es una antidiuresis) lo que provee el otro nombre para la vasopresina, hormona antidiurética.

La vasopresina liberada por la glándula pituitaria se une a un receptor en la membrana basolateral y activa la adenilciclasa que incrementa los niveles de AMP cíclico en el riñón. Esto gracias a una serie de reacciones, algunas de las cuales involucran al calcio, provocan que los microfilamentos se contraigan e inserten canales de agua preformados (acuaporinas) dentro de la membrana luminal incrementando la permeabilidad al agua.

Una alta osmolalidad del plasma es un importante estimulo fisiológico que causa la liberación de vasopresina. La urea en el plasma de una persona normal tiene una concentración de 6 mmol/l y por consiguiente contribuye en una pequeña parte de la osmolalidad del plasma. Aunque la urea en el plasma se eleve a 30 mmol/l no tendrá un efecto significativo en la liberación de vasopresina a pesar de que las membranas (incluyendo aquellas de las células osmorreceptoras) son permeables a la urea. Si hay una excesiva cantidad de HAD se retendrá el agua y la osmolalidad y la concentración de sodio disminuirá (hiponatremia). Si no existe HAD se perderá agua y la osmolalidad y la concentración de sodio aumentara (hipernatremia). Mientras la HAD es liberada si el volumen de plasma cae el factor más importante para restaurar el volumen es la retención del sodio por la acción de la renina angiosterina aldosterona y por otros sistemas de retención de sal.

Balance de sodio

	Cantidad	Concentración
Cantidad en el cuerpo	3700 mmol
Intracelular	400 mmol	15 mmol/1
Extracelular	1800 mmol	140 mmol/1
Plasma	420 mmol	140 mmol/1
Intersticial	1400 mmol	140 mmol/1
Hueso	1500 mmol
Cantidad en la dieta
Cazador – recolector	20 mmol/día
Occidental	180 mmol/día
Japonés	300 mmol/día
Necesidad obligatoria	< 5 mmol/ día

El sodio es un catión importante distribuido principalmente fuera de la célula. La concentración de sodio en la célula es de alrededor de 15 mmol/l pero esto varia en los diferentes órganos del cuerpo y tiene un volumen intracelular de 30 litros, alrededor de 400 mmol están dentro de la célula. El plasma y el sodio intersticial es de alrededor de 140 mmol/l con un volumen extracelular de 13 litros, de estos 1800 mmol están en el espacio extracelular. A pesar de que el sodio total del cuerpo es de 3700 mmol aproximadamente existen alrededor de 1500 mmol almacenados en los huesos.

La ingesta usual de sodio de la dieta australiana es de 180 mmol/ día pero esto varia ampliamente (50 – 400 mmol/día) dependiendo de los hábitos y de las influencias culturales. El cuerpo humano tiene potentes mecanismos retenedores de sodio e incluso si una persona tiene 5 mmol Na + / día puede mantener el balance de sodio. El sodio extra se desecha del cuerpo reduciendo la actividad del sistema renina angiosterina aldosterona el que dirige una mayor pérdida de sodio del cuerpo.

El sodio se desecha a través de los riñones, el sudor y las heces. En estados de disminución de sodio los niveles de aldosterona se incrementan y en estados de exceso de sodio los niveles de aldosterona disminuyen. El principal controlador fisiológico de la secreción de aldosterona es el nivel de plasma angiotensina II el que incrementa la secreción de aldosterona. Un alto nivel de potasio plasmático también incrementa la secreción de aldosterona porque además de retener Na + un alto nivel de aldosterona plasmática causa la perdida de K+ por el riñón. Los niveles de plasma Na+ tienen un pequeño efecto en la secreción de aldosterona.

Una presión renal de perfusión baja estimula la liberación de renina, la que forma angiotensina I la que a su vez es convertida a angiotensina II. La angiotensina II corregirá la baja presión de perfusión por medio de la constricción de los vasos sanguíneos y por medio del incremento de la retención de sodio por un efecto directo en los túbulos renales proximales y también por otro efecto operado a través de la aldosterona. La presión de perfusión en la glándula adrenal tiene un efecto directo pequeño en la secreción de aldosterona y la baja presión sanguínea opera para controlar la aldosterona vía el sistema renina angiotensina.

Además de la aldosterona y la angiotensina II, existen otros factores que influencian la excreción de sodio. De este modo estados de alta concentración de sodio debido a una ingesta excesiva o a una enfermedad cardiaca (u otras) el péptido atrial es secretado desde el corazón por una serie de acciones que causan la perdida de sodio gracias a los riñones. Una presión sanguínea elevada tenderá a causar una pérdida de Na+ y una presión sanguínea baja usualmente llevará a una retención de sodio. La aldosterona también actúa en los conductos sudoríparos y el epitelio colónico para conservar el sodio. Cuando la aldosterona ha sido activada para retener el sodio, el sodio en el plasma tiende a aumentar. Esto inmediatamente causa la liberación de la hormona antidiuretica que causa que el agua sea retenida, por lo consiguiente retendrá Na+ y H₂O en la correcta proporción para restaurar el volumen plasmático.

Balance de potasio

	cantidad	Concentración
Cantidad en el cuerpo	4000 mmol
Intracelular	3000 + mmol	110 mmol/1
Extracelular	53 mmol	4 mmol/1
Plasma	12 mmol	4 mmol/1
Intersticial	40 mmol	4 mmol/1
Huesos	300 mmol
Cantidad en la dieta
Cazador – recolector	200-400 mmol/día
Occidental	50-100 mmol/día
Necesidad obligatoria	30-50 mmol/día

El potasio es principalmente un ion intracelular y la mayor parte de su masa total de alrededor de 4000 mmol se encuentra dentro de las células y la siguiente proporción más grande ( 300 - 500) se encuentra en los huesos. La concentración de célula K+ es de alrededor de 150 mmol/l pero varia en los diferentes órganos. El potasio extracelular es de aproximadamente 4.0 mmol/l y tiene un valor extracelular de alrededor de 13 litros, 52 mmol (es decir menos de 1.5 %) está presente aquí y solo 12 mmol en el plasma.

En una alimentación no procesada el potasio es mucho más abundante que el sodio y está presente como sal orgánica mientras que el sodio es añadido como NaCl. In una dieta cazador- recolector la ingesta de K+ puede ser como mucho 400 mmol/ día mientras que en la dieta occidental es de 70 mmol/ día o menos si la persona consume una mínima cantidad de frutas frescas y vegetales. La elaboración de alimentos reemplaza K+ con NaC1. Aunque el cuerpo excreta una gran carga de K+ es incapaz de conservarlo. En una ingesta de cero K+ o en una persona con disminución de K+ seguirá habiendo una pérdida de K+ de 30 – 50 mmol/ día por la orina o en las heces.

Si existe una alta ingesta de potasio, por ejemplo 100 mmol, esto incrementara potencialmente el nivel extracelular de K+ dos veces antes que el riñón pueda excretar el potasio extra. El cuerpo regula el potasio extra equilibrándolo dentro de las células. El estado acido – base controla la distribución entre el plasma y la células. Un pH alto (es decir alcalosis >7.4) favorece el movimiento de K+ a las células mientras un pH bajo (acidosis) causa el movimiento de K+ fuera de la célula. Un alto nivel de potasio plasmático incrementa la secreción de aldosterona y esto incrementa la perdida de potasio del cuerpo lo que restaura el balance. Este cambio de distribución con el estado acido-base significa que el plasma K+ no reflejara el contenido corporal total. Por lo tanto, una persona con acidosis ( pH 7.1) y un plasma K+ de 6.5 mmol/l podría agotar el potasio total del cuerpo, esto ocurre en la acidosis diabética. Por otra parte una persona que es alcalótica y que tiene un plasma K+ de 3.4 mmol/l tendrá un potasios corporal normal.

Balance de calcio y fosfato

	Cantidad	Concentración
Cantidad en el cuerpo
Intersticial (0.9%)	270 mmol	9 mmol/1
Citoplasma	<1 mmol	10-6 mmol/l
Organelos celulares	270 mmol	9 mmol/l
Extracelular (0.1%)	30 mmol	2.2 mmol/l
Plasma	7 mmol	2.2 mmol/1
Intersticial	23 mmol	2.2 mmol/1
Hueso (99%)	27.5 mol (1.1 kg)
Cantidad en la dieta	1200 mg/día	40 mmol/día
Cantidad absorbida	300 mg/día	10 mmol/día
Cantidad excretada	300 mg/día	10 mmol/día
Necesidad obligatoria	100 mg/día	3 mmol/día
Hueso => plasma	500 mmol/día

El calcio es un importante electrolito, 99 % o más de este elemento se encuentra en los huesos, el restante porcentaje de calcio está asociado con la conducción nerviosa, la contracción muscular, la liberación de hormonas y la señalización celular.

La concentración plasmática de Ca++ es 2.2 mmol/l y de fosfato es 1.0 mmol/l. La solubilidad producto de Ca y P es cerca de la saturación en el plasma. La concentración de Ca++ en el citoplasma es < 10 – 6 mmol/l pero la concentración de Ca++ en la célula es mucho más alta mientras el calcio toma organelos celulares.

La dieta australiana está constituida aproximadamente por 1200 mg/ día de calcio. Aunque estuviera todo soluble no todo es absorbido ya que se combina con fosfatos en las secreciones intestinales. Además la absorción es regulada por la vitamina D activa y en cantidades altas incrementa la absorción de Ca++. La absorción es controlada por la vitamina D mientras que la excreción es controlada por las hormonas paratiroideas y la vitamina D. Existe una pérdida constante de calcio por los riñones incluso si es que no se ha incluido en la dieta. La excreción de calcio por los riñones y su distribución entre los huesos y el resto del cuerpo es controlado principalmente por la hormona paratiroidea.

El calcio en el plasma existe en 3 formas, ionizada, no ionizada y unida a una proteína. Es la concentración ionizada de calcio la que es monitoreada por la glándula parótida y si esta concentración baja, la secreción de hormona parótida se incrementa. Esto actúa para incrementar los niveles de calcio ionizado ,al incrementar la reabsorción de hueso, reduciendo la excreción renal y actuando en el riñón para incrementar el índice de formación de vitamina D activa y por lo tanto la absorción de calcio del intestino. La cantidad usual de fosfato en la dieta es de aproximadamente de 1 g/ día pero no todo es absorbido. Cualquier exceso es excretado por el riñón y esta excreción es incrementada por la hormona paratiroidea. Esta hormona también causa que el fosfato salga del hueso. El fosfato plasmático no tiene efecto directo en la secreción de la hormona paratiroidea, sin embargo si se eleva se combina con Ca++ disminuyendo el Ca++ ionizado en el plasma, por lo tanto incrementando la secreción de la hormona paratiroidea.

Estudio de caso

Golpe de calor (insolación) y agotamiento por calor

Si se ha llevado a cabo un trabajo extenuante o si se ha competido en un evento atlético en un día de mucho calor, se puede haber experimentado los síntomas del agotamiento por calor. Típicamente esto incluye una elevada temperatura interna del cuerpo (sobre los 40° C), sudoración profusa, piel pálida, calambre musculares, mareos y en algunas circunstancias extremas desmayos o perdida de conciencia.

El agotamiento por calor se produce como consecuencia de una interrupción en el sistema de termorregulación del cuerpo, el medio por el cual se ajusta la temperatura. La sudoración es el principal medio por el que el cuerpo se enfría, pero el desvió de sangre desde otras regiones hacia la piel también sirve para este propósito. Aunque el sudor permite que el exceso de calor se disipe como humedad que alcanza la superficie de la piel, también puede tener peligrosas implicaciones para el volumen y presión sanguínea. A medida que la sudoración se incrementa, el volumen sanguíneo puede caer precipitadamente, lo que significa que el cerebro y otros sistemas del cuerpo están es riesgo por la insuficiencia de oxigeno o por el suministro de nutrientes. Además la desviación de sangre desde otros sistemas hacia la piel compone los cambios en el volumen sanguíneo y de la presión sanguínea inducida a través de la sudoración.

El golpe de calor o insolación es una condición mucho más seria. Esto ocurre cuando la temperatura corporal se eleva sin control debido a una falla en el sistema de termorregulación. Si el cuerpo es incapaz de reducir su temperatura debido a influencias exteriores o físicas, el cerebro comenzará a funcionar incorrectamente. El delirio y la pérdida de conciencia se ponen en marcha. El centro del cerebro encargado de controlar las glándulas sudoríparas dejarán de funcionar, deteniendo la producción de sudor. Esto causa que la temperatura corporal aumente incluso más rápido. Además con el incremento de la temperatura corporal, los procesos metabólicos se aceleraran causando mucho más calor en el cuerpo. Si se deja sin tratamiento esto dará como resultado la muerte. Una de las formas más fáciles de detectar el golpe de calor es la piel. Si esta se encuentra ruborizada debido al incremento del flujo sanguíneo pero seca gracias a que las glándulas han dejado de funcionar, el individuo necesitara atención media lo más pronto posible.

Otros ejemplos.

• Termorregulación
  • Los músculos esqueléticos pueden producir escalofríos para producir calor si la temperatura corporal es demasiado baja.
  • La termogénesis sin escalofríos involucra la descomposición de grasa para producir calor.
  • La sudoración enfría el cuerpo con el uso de la evaporación.

• La regulación química
  • El páncreas produce insulina y glucagón para controlar la concentración de azúcar en la sangre.
  • Los pulmones absorben oxigeno y expelen dióxido de carbono, lo que regula el pH en la sangre.
  • Los riñones remueven la urea y ajustan la concentración de agua y una amplia variedad de iones.

A continuación se presentan algunos ejemplos de la homeostasis en mamíferos:

• La regulación de las cantidades de agua y minerales en el cuerpo. Esto se conoce como osmoregulación y ocurre principalmente en los riñones.
• La remoción de los residuos metabólicos. Esto se conoce como excreción y es realizado por los órganos excretores tales como los riñones y los pulmones.
• La regulación de la temperatura corporal. Esto es realizado principalmente por la piel.
• La regulación del nivel de glucosa en la sangre. Esto es realizado principalmente por el hígado y la insulina y por el glucagón secretado por el páncreas en el cuerpo.

La mayoría de estos órganos son controlados por las hormonas secretadas por la glándula pituitaria, que a su vez es dirigida por el hipotálamo.

Cuestionario.

1. ¿Cuál es el significado de homeostasis?
   1. Colaborador
   2. Autorregulacion
   3. Igual o constanthe
   4. Receptor
2. ¿Cuál es el valor normal de pH para el fluido corporal?
   1. 7.15-7.25
   2. 7.35-7.45
   3. 7.55- 7.65
   4. 7.00-7.35
   5. 0-6.9
3. Un ejemplo de el sistema urinario trabajando junto con el sistema respiratorio para regular el pH de la sangre sería:
   1. Cuando se contiene el aliento los riñones removerán el CO₂ de la sangre
   2. Si se realiza ejercicio una gran parte de la orina se volverá más acida
   3. Si se tiene enfisema los riñones removerán unos pocos iones de bicarbonatos de la circulación
   4. Si se está hiperventilado los riñones contrarrestaran la alcalinidad añadiendo iones de hidrogeno en el torrente sanguíneo
   5. Ninguna de las anteriores, el sistema urinario nunca trabaja con el sistema respiratorio
4. La necesidad de respirar proviene en respuesta directa de:
   1. Cuanto tiempo ha pasado desde la última vez desde que se respiró
   2. La concentración de oxígeno del ambiente
   3. La acumulación de nitrógeno dentro del torrente sanguíneo
   4. Del pH de la sangre
   5. El aumento de la presión sanguínea que ocurre cuando no se respira.
5. “En respuesta a una infección bacteriana el termostato de mi cuerpo a aumentado su temperatura. Comencé a temblar y a producir más calor corporal. Cuando mi temperatura corporal llegó los 38° Celsius , paré de temblar y mi temperatura corporal dejo de subir”. Lo siguiente es un ejemplo de :
   1. Feedback negativo
   2. Un sistema de control qué no está funcionando bien
   3. Feedback positivo
   4. Un impacto negativo
6. ¿Cuál de los siguientes ejemplos corresponde al feedback positivo?
   1. Temblar para entrar en calor en una tormenta de invierno
   2. Un control de crucero instalado en el auto aplica mas combustible cuando se requiere subir una colina
   3. Cuando se suda en un día caluroso de verano y los vasos sanguíneos en la piel se vasodilatan
   4. Cuando se sufre una herida cortante y las plaquetas forman coagulación. Esto en cambio activa el sistema de coagulación y más sangre forma coágulos
7. ¿Donde se encuentra el “Termostato” del cuerpo humano?
   1. Dentro del sistema nervioso, en el hipotálamo
   2. Dentro del sistema integumentario, en la piel
   3. Dentro del cerebro, en el cuerpo calloso (corpus callosum)
   4. Dentro del sistema urinario, en los riñones
8. ¿Qué sistema tiene una pequeña contribución en la homeostasis del organismo?
   1. El sistema urinario
   2. El sistema reproductor
   3. El sistema respiratorio
   4. El sistema nervioso
9. Seleccione la o las frases que describan mejor la homeostasis
   1. Fluctuación dentro del rango homeostático
   2. Mantener un constante ambiente interno
   3. Equilibrio dinámico
   4. Desviación

Glosario

• Centro de control o centro de integración: recibe y procesa información desde el receptor.

• Efector: responde a los comandos del sistema de control oponiendo o mejorando el estimulo.

• Homeostasis: se refiere a la estabilidad, balance o equilibrio.

• Feedback negativo: la reacción en la que el sistema responde de forma que se revierta la dirección de cambio.

• Feedback positivo: la respuesta es amplificar el cambio en la variable.

• Receptor: Recibe información de que algo en el ambiente está cambiando.