Homeostazia mediului intern

Celulele corpului trăiesc într-un mediu intern format din lichidele care le înconjoară și le aduc substanțe. Ele funcționează bine când anumite caracteristici ale acestui mediu rămân în intervale potrivite. Menținerea lor prin reglări continue se numește homeostazie. Nu înseamnă că temperatura, cantitatea de apă sau alte valori sunt nemișcate, ci că organismul le poate readuce spre intervale compatibile cu funcționarea sa.

Când este cald, transpirația poate ajuta la răcire. Când este frig, tremuratul poate produce căldură. Aceste răspunsuri ilustrează feedbackul negativ: o abatere este detectată și apare un răspuns care tinde să o reducă. Pentru a funcționa, circuitul are nevoie de receptori, de un centru care prelucrează informația și de organe care execută răspunsul.

Sistemul nervos poate trimite semnale rapide, iar sistemul endocrin folosește hormoni cu efecte care pot dura mai mult. Ele colaborează cu rinichii, plămânii, pielea și alte organe. De pildă, reglarea apei implică atât semnale hormonale, cât și modificarea cantității de apă eliminate în urină. Dacă studiezi o valoare fiziologică, întreabă ce o poate modifica, cum este detectată schimbarea și ce organe ajută la corectare. Această schemă este mai utilă decât memorarea unei cifre fără context.

Mediul intern. Mediul intern este alcătuit din sânge, limfă și lichid interstițial. Ideea constanței lui a fost formulată de Claude Bernard, iar termenul „homeostazie” a fost introdus de Walter Cannon. Plasma și lichidul interstițial au compoziții apropiate, dar plasma conține mai multe proteine. Celulele își iau substanțele din lichidul interstițial și își elimină în el produșii de metabolism.

Bucla de reglare. Orice reglare are trei componente: receptorul detectează variabila reglată, centrul (nervos sau endocrin) compară valoarea cu valoarea de referință, iar efectorul modifică variabila. În feedbackul negativ, care stă la baza majorității reglărilor, răspunsul reduce abaterea. În feedbackul pozitiv, răspunsul amplifică stimulul până la încheierea evenimentului: în naștere, contracțiile uterine stimulează eliberarea de oxitocină, care le intensifică până la expulzia fătului; în coagulare, trombina activează alți factori ai coagulării. Feedbackul pozitiv nu stabilizează mediul intern.

Rolul integrator al sistemului nervos și al celui endocrin. Cele două sisteme se completează:

Hipotalamusul este locul de legătură dintre cele două sisteme: integrează informații despre temperatura corpului și echilibrul apei și coordonează răspunsuri vegetative și endocrine. Neurohipofiza eliberează ADH și oxitocină, sintetizate în hipotalamus, iar adenohipofiza este controlată de factorii hipotalamici de eliberare și de inhibare. Sistemul nervos vegetativ modifică rapid frecvența inimii și diametrul vaselor.

Exemplu rezolvat 1. Un înotător intră într-o apă de 20 °C. Descrie răspunsul de termoreglare.

1. Termoreceptorii cutanați detectează răcirea și trimit impulsuri spre hipotalamus, centrul termoreglării.
2. Hipotalamusul compară informația cu valoarea de referință a temperaturii centrale (aproximativ 37 °C) și trimite comenzi prin sistemul nervos simpatic.
3. Efectori nervoși: vasele din piele se contractă, deci scade pierderea de căldură, iar mușchii scheletici se contractă ritmic (tremur) și produc căldură.
4. Efectori endocrini: medulosuprarenala eliberează adrenalină, iar la frig prelungit crește secreția hormonilor tiroidieni, care intensifică metabolismul.
5. Temperatura centrală revine spre 37 °C, abaterea scade, deci răspunsul slăbește: este feedback negativ.

Exemplu rezolvat 2. După o masă, glicemia unei persoane ajunge la 150 mg/dl, iar intervalul de referință este 65–110 mg/dl. Explică revenirea.

1. 150 mg/dl înseamnă 1,50 g/l, cu 150 − 110 = 40 mg/dl peste limita superioară a intervalului.
2. Celulele β din insulele Langerhans ale pancreasului detectează direct glicemia crescută: aici receptorul și centrul coincid, iar controlul este umoral, fără intervenția sistemului nervos.
3. Celulele β secretă insulină, care crește captarea glucozei în mușchi și țesutul adipos și stimulează formarea glicogenului în ficat și mușchi.
4. Glicemia scade în intervalul de referință, iar secreția de insulină se reduce.
5. Dacă în post prelungit glicemia coboară sub 65 mg/dl, celulele α secretă glucagon, care declanșează glicogenoliza hepatică, iar glicemia crește.

Descrie întotdeauna bucla completă: variabila reglată, receptorul, centrul, efectorul și efectul asupra variabilei. Valoarea de referință nu este o cifră fixă universală, ci un interval care depinde de parametru: glicemie 65–110 mg/dl, pH sangvin 7,38–7,42, osmolaritatea plasmei aproximativ 290–300 mOsm/L. Distingerea lichidului intracelular de cel extracelular este esențială când explici osmolaritatea, volumul sau concentrația ionilor.

Capcane în itemi.

• Feedbackul pozitiv nu este patologic prin definiție: oxitocina în naștere, coagularea și vârful preovulator de LH, declanșat de nivelul crescut de estradiol, sunt procese normale.
• Nu toate reglările trec prin sistemul nervos: celulele β pancreatice răspund direct la glicemie, iar paratiroidele răspund direct la calcemie.
• Răspunsul nervos este rapid și de scurtă durată, iar cel hormonal este lent și durabil; un item despre „efect imediat” vizează de obicei sistemul nervos.
• Rinichii (apă, ioni, pH), plămânii (CO₂, pH), pielea (temperatură) și ficatul (glicemie) sunt efectori, nu centri de control.
• „Negativ” se referă la sensul răspunsului față de abatere, nu la efectul asupra organismului.

Exemplu în format de admitere (complement grupat). Despre mecanismele homeostaziei sunt corecte afirmațiile:

1. Secreția de oxitocină din timpul nașterii este un exemplu de feedback pozitiv.
2. Receptorul este structura care modifică valoarea variabilei reglate.
3. Glucagonul crește glicemia când aceasta scade sub intervalul de referință.
4. În feedbackul negativ, efectorul amplifică abaterea inițială.

• a) „Numai afirmațiile 1, 2 și 3 sunt corecte.”
• b) „Numai afirmațiile 1 și 3 sunt corecte.”
• c) „Numai afirmațiile 2 și 4 sunt corecte.”
• d) „Numai afirmația 4 este corectă.”
• e) „Toate afirmațiile sunt corecte sau toate sunt false.”

Răspuns: b. Afirmația 1 este adevărată: contracțiile uterine stimulează oxitocina, care le intensifică. Afirmația 2 este falsă: receptorul detectează variabila, iar efectorul o modifică. Afirmația 3 este adevărată: glucagonul stimulează glicogenoliza hepatică. Afirmația 4 este falsă: în feedbackul negativ răspunsul reduce abaterea.

Greșeli frecvente

• Greșit: Homeostazia înseamnă valori absolut constante.
  Corect: Valorile pot varia în intervale și sunt reglate continuu.
• Greșit: Feedbackul negativ este un răspuns dăunător.
  Corect: Termenul arată reducerea abaterii inițiale.
• Greșit: Orice feedback pozitiv este patologic.
  Corect: Feedbackul pozitiv apare și în procese normale, de exemplu în naștere (oxitocina) și în coagulare, dar nu menține valorile mediului intern.

Înainte și după