Homeostasis Desde El Punto De Vista Evolutivo
El origen, desarrollo y progreso de un organismo vivo depende de gran medida en su capacidad de adaptación al entorno para asegurar concentraciones adecuadas en el medio interno. La complejidad de los procesos de retroalimentación que utiliza el organismo es resultado de múltiples fases de evolución cuya consumación se resume en una autonomía del cuerpo humano para sobrevivir a cualquier entorno o cambio en el mundo exterior. La enfermedad del organismo se puede traducir en una pérdida del balance de las sustancias internas causado por diversas alteraciones como el ayuno, la falta de sueño, modificación de proteínas y la acumulación de radicales libres.
La homeostasis es un término acuñado por el fisiólogo Walter Cannon, hace referencia a la constancia o mantenimiento del medio interno, aun cuando existen variaciones en el medio externo. Para esto utiliza sistemas de control que están presentes en todos los órganos y tejidos.
Los órganos de un ser humano se encuentran adaptados a un parámetro para que se dé la vida. Cuando este parámetro se ve modificado o alterado ya sea por exceso o por defecto podemos hablar de un estrés fisiológico, el cual lleva al organismo a un intento de autorregularse mediante procesos como la retroalimentación negativa.
Para analizar la situación de autorregulación, es necesario entender que básicamente está conformado por 3 elementos: Sensor, Control, Efector, estos reciben una señal de error y permiten la regulación del mismo en el orden mencionado.
Mecanismos de control
Los mecanismos físicos y químicos de control están formados por un conjunto de estructuras conectadas entre sí que ayudan a mantener constante el medio interno. Podemos destacar el sistema nervioso y el sistema endócrino.
El sistema nervioso regula el organismo mediante impulsos nerviosos, los cuales son señales electroquímicas que hacen contacto con los efectores musculares y las glándulas mediante las fibras de los nervios.
El sistema endócrino actúa a través de hormonas las cuales viajan en la sangre hasta llegar a su tejido u órgano de acción. Un claro ejemplo, se evidencia en la hormona tiroidea la cual aumenta la velocidad de las reacciones químicas de todas las células.
Retroalimentación negativa y positiva
Retroalimentación negativa
La influencia del medio externo puede hacer que existan variaciones en el rango óptimo, pero el organismo es capaz de corregir este cambio mediante la retroalimentación negativa. Si el organismo no logra recuperarse suponemos que se trata de una patología, y si el daño persiste y aumenta puede llegar a causar el fallo de procesos vitales lo que puede llevar a la muerte. En la retroalimentación negativa el regulador envía una respuesta opuesta a la que el sensor le informa. El sensor obtiene una señal y manda un impulso, este impulso va a ser captado por un efector que tratará de reestablecer el estado óptimo. Este tipo de retroalimentación es la más común, debido a que permite solucionar de forma natural un problema potencial.
Retroalimentación positiva
Hace que un estímulo tengo una respuesta final igual o de la misma naturaleza que el estímulo inicial, su acción es contraria a la retroalimentación negativa porque aleja al organismo de un estado óptimo.
Homeostasis desde el punto de vista evolutivo
El modelo para el líquido extracelular e intracelular está basado en el medio en el que se cree que surgió la vida, es decir, un mar primordial rico en potasio (como el líquido intracelular) que con el paso del tiempo se volvió abundante en sodio (similar al líquido extracelular).
La medicina evolutiva nos brinda conceptos que pueden ser aplicados a la homeostasis, tales como:
- Compensación evolutiva: el perfeccionamiento de ciertos rasgos que ayudan al progreso del estado físico pueden relacionarse con la decadencia de otras características que van a debilitarlo. Recalcando que existirán repercusiones en el estado de salud y enfermedad.
- Plasticidad: el cambio en el curso del desarrollo de una especie estará influenciado por los componentes del ambiente, y se podría reconocer a la plasticidad de estos cambios como resultado de mecanismos adaptativos evolucionados.
- Defensas: cuando presentamos una patología que se expresa con diferentes signos y síntomas como la fiebre, estamos ante un mecanismo de defensa ventajoso que, si se desregula, conduciría a una afección más grave.
- Discordancia: los individuos que hayan evolucionado en un ecosistema diferente al de sus antepasados pueden presentar nuevos riesgos de enfermedad que no se hayan evidenciado antes en la especie.
Homeostasis adaptativa
La homeostasis adaptativa es propia de los seres vivos, y se entiende como la capacidad de modificar el rango homeostático de forma temporal en respuesta a cambios que ocurren tanto en el medio externo como interno. Estas adaptaciones temporales permiten la supervivencia del individuo.
Sin embargo, con el paso de los años esta capacidad de adaptarse va disminuyendo, se cree que está relacionado con varios factores, el que más se destaca es el desequilibrio en la homeostasis de las proteínas (proteostasis). Además, esto acelerará aún más el proceso de envejecimiento porque la mayoría de funciones celulares están mediadas por las proteínas.
La proteostasis no solo se basa en el control inicial de la producción proteica, sino también en mantener el plegamiento, la conformación, función y eliminación (8,10). Para la correcta inspección de estos procesos se necesita de una red de proteostasis que incluye chaperones moleculares y sus reguladores, proteínas que evitan el estrés oxidativo y mecanismos usados para la proteólisis. Con la senescencia la red de proteostasis disminuye su función y se acumulan las proteínas mal plegadas que dan paso a la aparición de aberraciones genéticas,
Alimentación y Homeostasis
Como todos los procesos del cuerpo, la ingesta de alimentos está regulada por la homeostasis, es por esto que existen mecanismos que permiten el ayuno intermitente. En efecto, el organismo se vuelve temporalmente resistente a la insulina lo que produce cambios en el metabolismo, los cuales contribuyen a la conservación de glucosa y grasa magra.
Alteraciones de la homeostasis y sus consecuencias
Sueño:
El ritmo circadiano tiene efectos en la regulación de las concentraciones de glucemia, estimulación de la lipogénesis y en el transporte de aminoácidos a las células tisulares mediante el control del nivel de organismo para detectar hormonas como la insulina. La desensibilización de la insulina puede provocar alteración en la homeostasis de los glúcidos usados como energía en los tejidos, afectando el metabolismo de glúcidos, lípidos y proteínas. Cuando existe limitación en el efecto de la insulina producto del mantenimiento de regímenes alterados de sueño, puede tener como consecuencia el desarrollo de enfermedades como diabetes tipo II y obesidad .
Otro punto que tratar, es la tasa de recambio del líquido cefalorraquídeo pudiendo fluctuar entre períodos de sueño y de vigilia. Mediante estudios aplicando compuestos fluorescentes hacia el LCE, se demostró que en el período de sueño profundo la tasa de recambio aumenta. Al privar de sueño al organismo se puede alterar la homeostasis de la proteína beta-amiloide; demostrado que por su fragmento activo 25-35 (Aβ25-35), tiene efectos neurotóxicos que puede desencadenar en la demencia u otras enfermedades neurodegenerativas como la enfermedad de Alzheimer.
Falta de oxígeno:
La demencia también puede tener una causa relacionado a la falta de oxígeno producida en trastornos como la Apnea Obstructiva de Sueño teniendo graves consecuencias en la viabilidad tanto neuronal como de las células gliales; también relacionándose con la disminución en las habilidades motoras, cognitivas y conductuales producto de cambios hipoxémicos de la corteza cerebral parte frontal y prefrontal.
La falta de ventilación alveolar en estos procesos puede afectar también en el pH ya que la acumulación de anhídrido carbónico (CO2) se combinará con agua cuyo producto será ácido carbónico (H2CO3) que reducirá el pH corporal a un valor pH < 7.36, por ende, un diagnóstico de acidosis de tipo respiratoria.
Radicales libres en el envejecimiento:
Los radicales libres son moléculas que se originan como producto de las reacciones enzimáticas, procesos aerobios o alteraciones físicas de las células, esto quiere decir que en el cuerpo existe un nivel controlado de estos radicales. Tenemos al peróxido de hidrógeno (H2O2) producto de las oxidaciones celulares que es útil como mensajero en la transducción de señales.
El mecanismo de control redox de los radicales será el aminoácido cisteína (por su grupo tiol-SH) que perdiendo el protón forma el ion tiolato (S-) pudiendo estar en diferentes estados de oxidación: ácido sulfénico (-SOH) y disulfuro (-SOH) con la capacidad de contrarrestar a los riales libres formando parte de la estructura de nuevas proteínas. Una sobreoxidación del tiolato forma ácido sulfínico (-SO2H) y sulfónico (-SO3H); la consecuencia es un daño en las proteínas de las que forman parte, si no es el caso, se producirá envejecimiento y muerte celular.
En definitiva, la homeostasis y la diversidad y complejidad de mecanismos que forman parte de su regulación y mantenimiento son la clave para asegurar la preservación de las especies y la continuidad de toda forma de vida.
