REGULACIÓN FISIOLÓGICA - La Fisiología trata del estudio de las funciones y los procesos que se llevan a cabo en los seres vivos. - Puesto que las funciones de los seres vivos las ejecutan los elementos estructurales que los forman, la total y completa comprensión de la fisiología requiere asimismo tener un conocimiento estructural, desde la anatomía macroscópica hasta el nivel molecular. El verdadero alcance de la Fisiología comprende desde las funciones de moléculas y células hasta la compleja interacción de los individuos con el medio ambiente. Una parte sumamente importante de la fisiología se centra en comprender de forma clara cómo se regulan las diferentes funciones del cuerpo , cómo éstas interaccionan entre sí y cómo se adaptan a los cambios en las condiciones del entorno. - Para que una persona conserve su salud de forma íntegra, las condiciones fisiológicas del cuerpo deben mantenerse a un nivel óptimo y estrechamente reguladas.

La constancia del medio interno es esencial para el desarrollo normal de las funciones célulares. El Fisiólogo francés Claude Bernard fue el primero en formular el concepto del medio interno (s. XIX). Señaló que los organismo multicelulares están inmersos en un medio externo (aire o agua), pero que las células viven en un medio interno líquido (el líquido extracelular). La mayoría de las células del organismo no están expuestas de forma directa al mundo exterior, sino que interactúan con él a través del medio interno, el cual se renueva continuamente por la sangre circulante. Para que las células, los tejidos y los órganos de los animales desarrollen sus funciones de forma óptima, las condiciones del medio interno deben mantenerse dentro de límites estrechos. Entre dichas condiciones destacan las siguientes. a) tensión de 02 y C02 b) concentración de glucosa y otros metabolitos c) la presión osmótica d) concentración de hidrogeniones y de iones K+, Ca+2, Mg+2 e) temperatura - Las modificaciones de las condiciones óptimas del medio interno pueden originar alteraciones de la función.

Claude Bernard indicó que “la estabilidad del medio interno es la condición primaria que permite la existencia libre e independiente. Propuso además que la independencia de un animal de los cambios en las condiciones del mundo exterior dependen de su capacidad para mantener un medio interno relativamente constante. El mantenimiento de la estabilidad del medio interno se consigue debido a la existencia de mecanismos de regulación en el organismo. En la primera mitad del siglo XX, el fisiólogo norteamericano Walter B. Cannon introdujo el concepto de homeostasia para describir esta capacidad de autorregulación, definiéndola como “el mantenimiento de la constancia del organismo por la acción coordinada de los procesos fisiológicos”. El concepto de Homeostasia ayuda a la comprensión y al análisis de las condiciones del organismo. El hecho de que existan condiciones estables en el organismo, a pesar de estar compuesto de materiales no estables y sujetos a alteraciones, pone de manifiesto que los mecanismos de regulación de aquél mantienen la estabilidad. Para funcionar de forma óptima en condiciones variables, el organismo debe reconocer el alejamiento de la normalidad y poner en marcha mecanismos que la restituyan. - Los cambios de la normalidad pueden ser por defecto o por exceso, por lo que existen mecanismos que se oponen a los cambios en una dirección u otra.

Por ejemplo, si la concentración de glucosa en la sangre es demasiada baja, la hormona glucagón, producida por las células alfa del páncreas y adrenalina, producida en la médula suprarrenal, actúan para aumentarla. Si la concentración de glucosa es demasiado elevada, la insulina producida por las células beta del páncreas actúa para disminuir favoreciendo su captación, almacenamiento y metabolismo en las células. Las respuestas conductuales también contribuyen a la homeostasis; por ejemplo, la disminución de la concentración de glucosa en sangre estimula los centros del hambre del cerebro, lo que conduce a la búsqueda de comida. La retroalimentación Negativa favorece la estabilidad; la regulación anterógrada se anticipa a los cambios La retroalimentación es el flujo de información por un lazo cerrado. Entre los componentes de un lazo simple de retroalimentación se incluyen la variable regulada, el sensor (o detector), el controlador (o comparador) y el efector. Cada componente regula al siguiente. Las perturbaciones que puedan originarse fuera o dentro del sistema producen cambios no deseados en la varaible. - La retroalimentación negativa detecta los cambios de la variable y estos se envían (retroalimentan) al controlador, quien instruye al efector para que actúe oponiéndose al cambio original (de aquí el término negativa).

Un ejemplo de sistema de regulación por retroalimentación negativa es el control de la temperatura de una habitación mediante un termostato. La temperatura de la habitación (la variable regulada) está sujeta a fluctuaciones; por ejemplo, desciende si el día es frío. La temperatura de la habitación se detecta por el termómetro (sensor) del termostato (controlador), donde se ha seleccionado una temperatura determinada (punto o nivel de referencia). El controlador compara la temperatura real (señal retroalimentada) con la temperatura seleccionada y genera una señal de error si la primera desciende hasta valores inferiores a la segunda. La señal de error activa la caldera (efector). Cuando la temperatura aumenta lo suficiente, la caldera se desconecta. Este sistema de regulación por retroalimentación negativa permite ciertas fluctuaciones en la temperatura de la habitación. Es importante que exista una comunicación eficaz entre el detector y el efector para que estas fluctuaciones se mantengan en el valor mínimo. La homeostasis en el organismo se mantiene por sistemas de retroalimentación negativa similares. Un ejemplo es el sistema que regula la presión de la sangre en las arterias. Los sensores de este sistema (presorreceptores arteriales) se localizan en la carótida y el cayado aórtico. Los cambios en el estiramiento de las paredes del seno carotídeo o de la aorta, los cuales se producen por variaciones de presión de la sangre, estimulan los receptores. Fibras nerviosa aferentes transmiten impulsos a los centros nerviosos del bulbo y fibras eferentes envían impulsos de forma recíproca, desde los centro bulbares hasta los sistemas efectores, el corazón y los vasos sanguíneos.

- El volumen sistólico y la resistencia de las arterias al flujo de sangre se modifican en la dirección adecuada para mantener la presión de la sangre, detectada por los sensores, dentro de cierto intervalo de valores. Este sistema de regulación por retroalimentación negativa compensa las alteraciones que afectan la presión arterial, como los cambios de posición del cuerpo, el ejercicio y la hemorragia. La comunicación rápida y continua entre los elementos de la retroalimentación se lleva a cabo por las fibras nerviosas. Existen también hormonas involucradas en la regulación de la presión arterial, pero sus efectores son, en general, más lentos y duraderos

Componentes de un sistema de control por retroalimentación negativa Controlador de retroalimentación Nivel de Referencia + Efector - Variable Regulada Alteración Sensor Lazo de retroalimentación Componentes de un sistema de control por retroalimentación negativa

La retroalimentación positiva favorece el cambio en una dirección - En la retroalimentación positiva, la detección de una variable pone en marcha acciones que refuerzan el cambio de la variable. La retroalimentación positiva no es reguladora ni conduce a la estabilidad sino más bien lo contrario, al cambio progresivo en una dirección. - Un ejemplo de retroalimentación positiva en un proceso fisiológico es la fase de aumento del potencial de acción en fibras nerviosas y musculares. La despolarización de la membrana celular hasta un valor superior al umbral conduce al incremento de la permeabilidad para el Na+. Se produce una entrada masiva de iones Na+ hacia el interior de la célula a través de canales iónicos específicos presentes en la membrana, que causan mayor despolarización; esto conduce a un incremento aún mayor de la permeabilidad para el Na+ y a la entrada (influjo) de más Na+. Este fenómeno autorregenerativo, que ocurre en una fracción de milisegundo, conduce, de hecho, a la reversión del potencial de membrana y a la génesis de una señal eléctrica (potencial de acción) que se conduce a lo largo de la membrana de la fibra nerviosa o muscular. El proceso termina por la inactivación (interrupción de la conducción) de los canales iónicos para el Na+.

Despolarización de la membrana Entrada de Na+ a la célula Aumento de la permeabilidad al Na+ Ciclo de retroalimentación positiva causante de la fase de despolarización rápida del potencial de acción.

Otro ejemplo, ocurre durante la fase folicular del ciclo menstrual Otro ejemplo, ocurre durante la fase folicular del ciclo menstrual. Los estrógenos (hormona sexual femenina) estimulan la secreción de hormona liberadora de gonadotropina, la cual causa la liberación de hormona luteinizante (LH) que, a su vez, incrementa aún más la síntesis de estrógenos por el ovario. Esta retroalimentación positiva culmina con la ovulación. Un tercer ejemplo es la liberación de Ca++ provocada por Ca++ que ocurre en cada latido cardiaco. La despolarización de la membrana plasmática del músculo cardiaco produce una entrada de Ca++ (influjo) a través de canales de Ca++ presentes en la membrana. Esto conduce a una liberación explosiva de Ca++ desde el retículo sarcoplásmico, lo que incrementa los niveles de Ca++ citosólico y activa la maquinaria contráctil de la célula muscular. - Si la retroalimentación positiva no se controla, pueden producirse círculos viciosos y situación de peligro. Por ejemplo, si un corazón está tan débil que no es capaz de suministrar un flujo de sangre adecuado para su propio riego, de produce mayor reducción de su capacidad de bombeo, menor flujo coronario y un deterioro progresivo de su función. Por lo tanto, es necesario interrumpir o “cortar” estos lazos de retroalimentación positiva.