Homeostasis:termorregulación

NORMA CRUZ TAPIA

Claude Bernard

• Observó la estabilidad de varios parámetros (variables de un sistema) fisiológicos:

"todos los mecanismos vitales, por muy variados que sean, tienen un fin, mantener la constancia del medio interno, ...lo que es la condición de la

vida libre"

Walter B. Cannon

• En 1928, acuñó el término de homeostasis para describir y/o definir la regulación de este ambiente interno

• “Organization for Physiological Homeostasis”• Prefijo "homeo" = semejante • Sufijo "estasis" = condición • "condición similar", también definida como "una

relativa constancia del medio interno"

Homeostasis

El organismo animal que vive en un medio ambiente cambiante, debe enfrentar 4 problemas:

1.- Mantener constante la temperatura corporal

2.- Mantener constante la concentración de glucosa de la sangre.

3.- Mantener la cantidad de agua y de iones

4.- Conservar el pH dentro de ciertos rangos.

El concepto de Medio interno se debe a Claude Bernad (siglo XIX) fisiólogo francés.

El Medio interno amortigua las fluctuaciones del Medio externo para mantener el normal funcionamiento del organismo.

La Homeostasis se logra gracias al funcionamiento coordinado de todos los tejidos, órganos y sistemas del organismo. En los Mamíferos esta coordinación la realizan los Sistemas nervioso y hormonal, ligados estructural y funcionalmente.

El Sistema nervioso regula el organismo mediante Impulsos nerviosos (señales electroquímicas) transmitidos por las fibras de los nervios que hacen contacto con los Efectores músculos y glándulas.

El Sistema endocrino actúa a través de las Hormonas que se vierten a la sangre y viajan al órgano blanco para ejercer su acción

Sistema de control biológico

Retroalimentación negativa (Feedback).El aumento de una respuesta causa su disminución y viceversa.

Retroalimentación positivaUn estímulo iniciado produce respuesta final de la misma naturaleza.Los sistemas de control biológicos pertenecen a los Reflejos: estímulo – respuesta

La vía del reflejo se denomina Arco reflejo y sus componentes son:

Receptor – vía aferente – Centro elaborador - vía eferente – efector

Estímulo = es todo cambio detectable en el ambiente.

Receptor = estructura que capta el Estímulo (Sensor). El Estímulo afecta la señal emitida por el Receptor, la cual es enviada al Centro elaborador.

Centro elaborador = recibe generalmente la entrada de muchos Receptores, respondiendo a tipos diferentes de estímulos.

Vía eferente = lleva la información al Efector.

Efector = realiza cambio de actividad (Unidad de calentamiento)La respuesta del Efector hace disminuir al Estímulo, lo cual reduce la actividad del receptor. El flujo de información del Receptor al Centro elaborador vuelve al nivel original: retroalimentacióon negativa.

TERMORREGULACIÓN

• Todos los seres vivos realizan continuamente intercambio de energía con el entorno: ambiente térmico.

• La fuente primaria proviene de la radiación solar.

• Para aminorar el efecto de los cambios de temperatura ambiental, los organismos deben desarrollar diferentes funciones.

CLASIFICACION SEGÚN CAPACIDAD DE REGULAR SU TEMPERATURA CORPORAL

• POIQUILOTERMOSNo pueden regular su temperatura corporal y la mantienen cercana a la temperatura ambiental.

• HOMEOTERMOSMantienen su temperatura corporal estable (+/- 2ºC) a pesar de las variaciones en la temperatura ambiental.

CLASIFICACION SEGÚN LA FUENTE DE CALOR

• ENDOTERMICOSMantienen su Tc generando calor por el metabolismo (aves y mamíferos).

• ECTOTERMICOSMantienen su Tc a través de fuentes externas de calor (sol), como los reptiles.

MECANISMOS DE INTERCAMBIO DE ENERGIA

• CONDUCCIONTransferencia de calor por contacto directo

• RADIACIONTransferencia de calor entre dos cuerpos sin contacto por la emisión de energía electromagnética.

• EVAPORACIONSe pone en marcha por encima de determinadas temperaturas. Se produce sudor que se evapora por el calor.

• CONVECCIONTransferencia de calor por movimiento de un fluido o de un gas. Son más importantes en posición vertical que en horizontal.

INTERCAMBIO DE CALOR CON EL AMBIENTE

TERMOSTATO HIPOTALAMICO

• El control de la temperatura corporal, es función del hipotálamo:– integra los diferentes mecanismos de producción y pérdida de calor

con sus correspondientes procesos físicos y químicos.

• Región preóptica del hipotálamo anterior:– centro que regula el exceso de calor.

• Hipotálamo posterior:– centro de mantenimiento del calor que regula el exceso de frío y la

pérdida de calor.

SISTEMA REGULADOR DE LA TEMPERATURA

• Sistema de control por retroalimentación negativa y posee tres elementos esenciales – Receptores que perciben las temperaturas existentes en el núcleo

central.– Mecanismos efectores que consisten en los efectos metabólicos,

sudomotores y vasomotores.– Estructuras integradoras que determinan si la temperatura

existente es demasiado alta o demasiado baja y que activan la respuesta motora apropiada.

DETECCION DEL FRIO

• Surgen en receptores térmicos periféricos distribuidos por la piel y en la parte superior del tracto gastrointestinal.

• Estímulos aferentes que llegan hasta el hipotálamo posterior. • Activa el mecanismo necesario para conservar el calor:

– Vasoconstricción de la piel y piloerección.

– Señales procedentes de los receptores cutáneos y medulares estimulan el "centro motor primario para el escalofrío“.

– Aumenta la secreción de la hormona liberadora de la tirotropina (TRH)– TRH provoca en la adenohipófisis una liberación de la hormona estimuladora del

tiroides o tirotropina (TSH)– TSH que a su vez aumenta la producción de tiroxina (T4) por la glándula tiroides,

lo que estimula el metabolismo celular de todo el organismo y aumenta la producción de calor.

DETECCION DE CALOR• El organismo comienza de inmediato a sudar profusamente.• Se produce una vasodilatación en la piel de todo el cuerpo. • Disminución del tono de la musculatura estriada.• ↓TRH • ↓TSH• ↓T4• Reacción inmediata que causa pérdida de calor y ayuda al organismo a

recuperar su temperatura normal.

TEMPERATURAS AMBIENTALES EN DESCENSO

• Reducción de la pérdida de calor mediante:

– Vasoconstricción periférica.– Incrementando la aislamiento corporal mediante aumento de la cobertura

adiposa, incrementando la capa de pelo (mayor densidad y pelos más largos), piloerección.

– Búsqueda de protección o cobertura del viento, lluvia, nieve, etc.– Reducción del área superficial. Mediante cambios de postura corporal

agrupándose estrechamente con otros animales.

• Incremento en la producción de calor mediante:– Incrementando el consumo del alimento (mayor ingesta de energía, incremento

calórico de la digestión).– Incrementando la actividad física. Temblor involuntario en condiciones extremas

de frío.– Buscando la exposición a la radiación solar.

TEMPERATURAS AMBIENTALES EN ASCENSO

• Incremento de la pérdida de calor mediante:– Vasodilatación periférica.– Disminución de la aislamiento corporal (caída de la capa o cubierta de pelo).– Incrementando la superficie corporal (descansando en una posición estirada o

relajada).– Incrementando el enfriamiento evaporativo mediante la transpiración y el jadeo. – Evitando la exposición a la radiación solar., buscando sombra, por ejemplo.

• Reduciendo la producción de calor mediante:– Reduciendo el consumo de alimento. – Menores niveles de la hormona tiroxina y menor tasa metabólica.– Reducción de la actividad física.

ECTOTERMOS

ECTOTERMOS TERRESTRES

• Heliothermia– Obtienen calor del sol.

• Thigmothermia – Obtienen calor de los sustratos

• Tc se controla por una mezcla de adaptaciones fisiológicas y de comportamiento.

MECANISMOS FISIOLOGICOS ADAPTATIVOS PARA LA TERMORREGULACION

ECTOTERMOS CONGELADOS

• Permitir el congelamiento extracelular de sus tejidos (sapos).

• Usar un anticongelante– Glicerol (artrópodos)– Glicoproteinas (peces)

• Supercongelamiento: Líquidos corporales no pasan a estado sólido en aguas congeladas (algunos peces).

COSTOS DE LA ECTOTERMIA

• No todos los habitats tienen suficiente cantidad de energía solar.

• La Tc puede ser insuficiente para mantener la actividad física.

• Los periodos de inactividad son periodos más vulnerables.

BENEFICIOS DE LA ECTOTERMIA

• La energía de mantenimiento se reduce– Vida posible con poco alimento– Vida posible en habitats donde la comida es

estacional.• Gran eficiencia en la relación:

– energía absorbida/energía usada en desarrollarse o reproducirse

MECANISMOS FISIOLOGICOS ADAPTATIVOS PARA LA TERMORREGULACION

• Alta conductancia térmica. Como su piel no es buen aislante, se calientan rápidamente

• Formación de capas aislantes mediante grandes capas de grasa

Disminuir el área superficie de algunos órganos para evitar la perdida de calor por convección

• Tamaño: Un animal grande pierde menos calor que un animal pequeño en el mismo tiempo ya que tiene expuesta una menor cantidad de superficie en relación a su masa total que la que tiene un organismo pequeño.

HIBERNACION

• Desaparece prácticamente cualquier función metabólica.

• Poiquilotermos:– Disminuyen el azúcar en sangre– Aumentan el almacenamiento de glucógeno

en el hígado– Disminuye la frecuencia cardiaca.

• Homeotermos: – Se comportan como poiquilotermos

adoptando una hipotermia controlada. – Respiración, frecuencia respiratoria y

cardiaca bajan notablemente – La temperatura corporal puede caer hasta

los 10ºC.

Perspiración insensible:

• Transpiración – por células• Olor característico en ropas (800ml/ dia)

Vasodilatación:

• ↑ Tº corporal – dilatación vasos periféricos – ↑ flujo sanguíneo cerca de

la piel– enfriar

Jadeo: (s/glánd) Protuberancia anular ↓ cant. aire - entran rápido a los pulmones Evaporación de:

– Agua de vías resp. – ↑ cant de saliva

Pérdida de calor.

Mecanismos de ganancia de calor

Externos Internos

•Radiación directa del sol (Infrarroja) 92%

•Irradiación desde la atmósfera (Amplificación de radiación solar)

•Vasoconstricción cutánea periférica (Hipot post : CNS → ↓ diám capilar)

•Piloerección (SNS → musc eretores)

•Termogénesis química (SNS =TSH y Adrenalina – nor adrenalina)

•Espasmos musculares o tiritores (Hipot nerv)

Termostato de los Vertebrados

• Fiebre: • “Estado de elevación de la temperatura central, la cual a

menudo, pero no necesariamente, hace parte de la respuesta de un organismo pluricelular, a la invasión de organismos vivos, o materia inanimada, reconocidas como patogénicas o extrañas por el huésped".

A esta definición se debe agregar:

• dicho aumento en la temperatura central es debido a un aumento en el punto de ajuste hipotalámico en el cual las respuestas homeostáticas del individuo se encuentran intactas.

Alteración de la regulación térmica

Hipertermia:

• Aumento en la Tº en el cual el control estrecho ejercido por el hipotálamo se encuentra abolido, es decir, que a diferencia de la fiebre es un estado en el que la homeostasis se encuentra deteriorada.

• Alteración del “termostato” corporal ubicado en el hipotálamo

• Causas: – Enfermedades infecciosas

bacterianas– Tumores cerebrales– Golpes de calor ambiental

Fiebre

Enfermedades infecciosas bacterianas• Toxinas = pirógenos: • Lipopolisacáridos que actúan en el hipotálamo aumentando el nivel

de ajuste del termostato• Se activan los mecanismos de ganancia de calor

Frío intenso

• Efectos del frío intenso:

– Congelación: gangrena y necrosis

– Vasodilatación: cuando la tº llega al punto de congelación la musculatura lisa se paraliza

Se activan mecanismos tendientes a subir la temperatura a niveles normales