Definição de Homeostase

A homeostase é a capacidade dos sistemas vivos de manter um ambiente interno estável e uniforme para permitir o funcionamento normal dos sistemas.

·         É a tendência de alcançar o equilíbrio contra vários fatores naturais e ambientais.

·         A homeostase resulta em um equilíbrio dinâmico, onde mudanças contínuas continuam ocorrendo, e ainda assim as condições estáveis ​​são mantidas.

·         A homeostase está envolvida principalmente no gerenciamento de várias variáveis ​​internas do sistema vivo, como temperatura corporal, pH de vários fluidos, concentração de diferentes íons e nível de açúcar no corpo.

·         Vários mecanismos regulatórios são empregados para resistir a mudanças no corpo contra fatores ambientais e corporais.

·         A homeostase pode ser mantida por órgãos separados ou por todo o corpo de uma só vez.

Como a homeostase é mantida?

Mantendo a homeostase/mecanismos de homeostase

A homeostase é mantida por um sistema complexo que consiste em unidades individuais trabalhando em uma sequência específica para equilibrar uma determinada variável. Todos os mecanismos de homeostase consistem em quatro unidades separadas, que são:

1. Estímulo

·         O estímulo é algo que resulta em mudanças dentro do sistema envolvendo a variável.

·         O estímulo representa que a variável se afastou de sua faixa normal, iniciando o processo de homeostase.

·         Um exemplo disso é o aumento da temperatura do corpo acima de 37°C devido a várias causas. O aumento da temperatura indica que a temperatura do corpo foi mais alta do que sua faixa mais alta.

2. Sensor/Receptor

·         O sensor ou receptor é a unidade sensorial da homeostase, onde monitora e responde às mudanças no corpo.

·         As mudanças no sistema são realizadas pelo sensor, que então envia as informações para a unidade de controle.

·         As células nervosas e receptores como termorreceptores e mecanorreceptores são exemplos de sensores/receptores.

3. Unidade de controle

·         Uma vez que as informações são enviadas para a unidade de controle, ela contabiliza o valor alterado ao seu valor normal.

·         Se o valor for diferente do valor normal, o centro de controle ativa os efetores contra o estímulo.

·         A unidade termorreguladora no hipotálamo do cérebro que controla a temperatura do corpo é um exemplo de unidade de controle.

4. Efetor

·         Os efetores podem ser músculos, órgãos, glândulas ou outras estruturas semelhantes que são ativadas como resultado do sinal da unidade de controle.

·         Um efetor é um alvo que é acionado pela unidade de controle para trazer o valor da variável de volta ao normal.

·         O efetor essencialmente neutraliza o estímulo para anular seu efeito.

·         No caso da termorregulação, as glândulas sudoríparas são efetores que são acionados pela unidade termorreguladora para produzir suor de modo a trazer o valor da temperatura corporal de volta ao seu valor normal.

Ciclos de feedback

Um loop de feedback é um sistema biológico que ajuda a manter a homeostase onde o resultado do sistema melhora o sistema (feedback positivo) ou inibe o sistema (feedback negativo).

O loop de feedback é ativado quando uma alteração em um sistema resulta em um alarme que aciona uma saída. A saída suporta a mudança ou a inibe.

Existem dois tipos de loops de feedback que auxiliam o processo de homeostase:

1. Ciclo de feedback negativo

·         A maioria dos processos homeostáticos são mantidos por ciclos de retroalimentação negativa.

·         Loops de feedback negativo resultam em uma saída que tende a minimizar o efeito do estímulo para estabilizar o sistema.

·         Esses loops tendem a neutralizar o estímulo e agir contra o estímulo que pode ter desencadeado o sistema.

·         Os loops de feedback negativo são ativados em duas condições;

·         No primeiro caso, a ativação é causada quando o valor de uma variável (como a temperatura corporal) está acima do seu valor normal e, portanto, deve ser reduzido novamente.

·         Nas outras condições, a ativação é causada quando o valor da variável está abaixo do valor normal e, portanto, deve ser trazido de volta.

 ·         Um exemplo de um ciclo de feedback negativo é a produção de hemácias pelos rins quando a diminuição do nível de oxigênio é percebida no corpo.

·         Ciclos de feedback negativo podem ocorrer na natureza, como no caso do ciclo do carbono, onde o ciclo é equilibrado de acordo com a concentração de emissão de carbono.

2. Ciclo de feedback positivo

·         Alguns sistemas biológicos e naturais podem utilizar loops de feedback positivo, onde a saída do loop tende a aumentar o efeito do estímulo.

·         Esse loop é geralmente observado em processos que precisam acontecer rapidamente e em direção à conclusão.

·         Assim, os ciclos de feedback positivo tendem a mover o processo para a conclusão e não para o equilíbrio.

·         Um exemplo de um ciclo de feedback positivo no corpo é o processo de parto. Nesse caso, à medida que a cabeça do bebê empurra o colo do útero, os neurônios dessa região são ativados. Isso faz com que o cérebro envie sinais para produzir ocitocina que aumenta ainda mais as contrações uterinas colocando mais pressão no colo do útero, facilitando o parto.

·         Laços de feedback positivo, como laços negativos, podem ser observados na natureza durante o amadurecimento dos frutos nas árvores. Após o amadurecimento de um fruto, ele libera gás etileno que, quando exposto aos frutos próximos, também os amadurece.

Tipos de Regulação Homeostática no corpo

Vários processos de regulação homeostática, equilibrando os parâmetros químicos ou físicos, ocorrem no corpo humano. Geralmente, existem três tipos de regulação homeostática no corpo, que são:

1. Termorregulação

·         A termorregulação é o processo que ocorre dentro do corpo e é responsável por manter a temperatura central do corpo.

·         A termorregulação funciona pelo ciclo de feedback negativo, onde uma vez que a temperatura do corpo é aumentada ou diminuída além da temperatura normal, ela é trazida de volta ao normal.

·         Diferentes processos homeostáticos, como sudorese, dilatação dos vasos sanguíneos, neutralizam o aumento da temperatura corporal, enquanto processos como a contração dos vasos sanguíneos e a quebra do tecido adiposo para produzir calor evitam a diminuição da temperatura corporal.

·         O processo de termorregulação é mantido por órgãos como a pele e o tecido adiposo do sistema tegumentar e o hipotálamo do cérebro.

2. Osmorregulação

·         A osmorregulação é o processo de manter uma pressão osmótica constante dentro do corpo, equilibrando a concentração de fluidos e sais.

·         Durante este processo, o excesso de água ou íons ou outras moléculas como a uréia são removidos do corpo para manter o equilíbrio osmótico.

·         Um exemplo clássico desse processo é a remoção do excesso de água e íons do sangue na forma de urina para manter a pressão osmótica do sangue.

·         O sistema renina-angiotensina e outros hormônios como os hormônios antidiuréticos atuam como mensageiros para o sistema de regulação eletrolítica do corpo.

3. Regulação química

·         A regulação química é o processo de equilibrar a concentração de substâncias químicas como glicose e dióxido de carbono no corpo, produzindo hormônios.

·         Durante este processo, a concentração de hormônios como a insulina aumenta quando o nível de açúcar no sangue aumenta para trazer o nível de volta ao normal.

·         Um processo semelhante é observado no sistema respiratório, onde a taxa de respiração aumenta à medida que a concentração de dióxido de carbono aumenta.

Exemplos

Homeostase ácido-base

·         A homeostase ácido-base é o processo de regulação do valor do pH dos fluidos intracelulares e extracelulares no corpo.

·         Um equilíbrio de pH de fluidos no corpo é crucial para a fisiologia normal do corpo.

·         Vários tampões químicos estão presentes em diferentes partes do corpo que evitam mudanças no pH das soluções.

·         Outro caso de equilíbrio ácido-base é observado no plasma sanguíneo, onde o excesso de ácido carbônico é decomposto em íons hidrogênio e íons bicarbonato.

·         Se o pH do sangue estiver baixo, os íons de hidrogênio são liberados na urina, causando o aumento do pH, enquanto se o pH do sangue estiver alto, os íons de bicarbonato são liberados na urina, causando a queda do pH.

Homeostase da glicose

·         A homeostase da glicose é o processo de manutenção de um nível desejável de glicose no sangue pela ação oposta e equilibrada dos hormônios insulina e glucagon.

·         O nível de glicose no sangue é significativo para equilibrar o funcionamento normal do corpo.

·         Quando o nível de glicose está baixo no sangue como resultado de jejum prolongado, o glucagon atua para converter o glicogênio reservado em glicose para trazer de volta o equilíbrio.

·         Da mesma forma, quando o nível de glicose está alto no sangue, a insulina atua para converter glicose em glicogênio para trazer de volta o equilíbrio.

Homeostase do cálcio

·         A homeostase do cálcio é o processo de equilibrar o nível de cálcio no corpo.

·         O sistema esquelético desempenha um papel essencial na manutenção da homeostase do cálcio. Além disso, o hormônio da paratireoide, a vitamina D e a calcitonina também desempenham um papel essencial.

·         Quando o nível de cálcio no sangue está baixo, o hormônio da paratireóide (PTH) causa atividade osteoclástica que causa a desmineralização do osso para liberar íons de cálcio no sangue.

·         Ao mesmo tempo, o PTH também aumenta a absorção de cálcio nos rins, equilibrando os níveis de cálcio no sangue.

·         No entanto, quando o nível de cálcio no sangue está alto, o hormônio tireoidiano libera calcitonina que inibe a atividade osteoclástica e estimula a atividade de absorção dos ossos.

·         Da mesma forma, o hormônio também diminui a absorção de cálcio pelos rins, mantendo assim os níveis de cálcio.

Homeostase dos fluidos

·         A homeostase dos fluidos é o processo de manutenção da concentração de água e eletrólitos em vários fluidos corporais.

·         O princípio deste conceito é que a quantidade de água perdida pelo corpo deve ser igual à quantidade de água consumida para equilibrar a concentração de fluido no corpo.

·         Quando o volume de fluido diminui, a concentração de eletrólitos do fluido aumenta, o que resulta na ativação da glândula pituitária que libera o hormônio antidiurético, que então estimula o rim a reter água.

·         No entanto, quando o volume de fluido aumenta, a concentração de eletrólitos do fluido diminui. Nesse caso, o córtex adrenal do rim é estimulado a liberar o hormônio aldosterona que direciona os néfrons para reter sódio e outros eletrólitos.

Homeostase da pressão arterial

·         A homeostase da pressão arterial é o processo de manutenção da pressão sanguínea no coração e nos vasos sanguíneos.

·         Quando a pressão arterial está alta, os barorreceptores nos vasos sanguíneos são esticados com mais força, fazendo com que o sistema nervoso parassimpático ative o sistema circulatório. Isso cria uma diminuição no débito cardíaco e vasodilatação dos vasos sanguíneos, resultando na queda da pressão arterial.

·         Quando a pressão arterial está baixa, o estiramento dos barorreceptores nos vasos sanguíneos diminui. Isso desencadeia a ativação simpática do sistema circulatório, causando aumento do débito cardíaco e vasoconstrição. Essas atividades, juntas, fazem com que a pressão arterial aumente.

Aplicações/Importância

·         A homeostase é um processo necessário que mantém o ambiente interno dos seres vivos em níveis ótimos para que os processos fisiológicos normais possam ocorrer sem problemas.

·         Como resultado da homeostase, as reações metabólicas são controladas por enzimas.

·         A homeostase permite que o corpo funcione mesmo quando o ambiente e outros fatores mudam.

·         Uma das aplicações clínicas da homeostase é a restauração do sistema imunológico pela atividade fagocitária durante a sepse causada pelo agente terapêutico.

·         Qualquer falha na regulação homeostática em qualquer sistema dentro do corpo afeta o funcionamento normal do sistema com algumas condições que podem até ser fatais.