Homeostase e a capacidade de ajuste do corpo humano

Qual é a temperatura do ambiente em que você se encontra agora? Provavelmente não seja exatamente 37º C. Mas seu corpo, com certeza está bem próximo desse valor. Se sua temperatura corporal central não estiver dentro de limites relativamente estreitos - entre 35º C a 41,7º C, os resultados podem ser perigosos ou até mesmo mortais.

O fato de nosso corpo suar quando está muito quente ou tremer quando está muito frio corresponde às respostas do nosso organismo na manutenção da temperatura corpórea constante.

A tendência para manter um ambiente interno estável e relativamente constante é chamada de homeostase. O corpo mantém a homeostase por muitos fatores, além da temperatura. Por exemplo, a concentração de vários íons em seu sangue deve ser mantida estável, juntamente com o pH e a concentração de glicose. Se esses valores ficarem muito altos ou baixos, você pode acabar ficando muito doente. E é justamente essa capacidade de regulação das variáveis que é impressionante organismo.

A homeostase é mantida em muitos níveis, não apenas no corporal como para a temperatura. Por exemplo, o estômago mantém um pH diferente dos órgãos circundantes, e cada célula individual mantém concentrações de íons diferentes daquelas do fluido circundante. A manutenção da homeostase em cada nível é fundamental para manter a função geral do corpo.

Então, como é mantida a homeostase? Vamos responder a esta pergunta através da análise de alguns exemplos.

Mantendo a homeostase

Sistemas biológicos como os do seu corpo são constantemente afastados dos seus pontos de equilíbrio. Por exemplo, quando você se exercita, seus músculos aumentam a produção de calor, elevando a temperatura corpórea. Da mesma forma, quando você bebe um copo de suco de fruta, a glicose do seu sangue sobe. A homeostase depende da capacidade do seu corpo de detectar e se opor a estas mudanças.

As atividades das células musculares geram calor durante o exercício físico, o que eleva a temperatura corpórea e gera respostas, como a produção do suor.

A manutenção da homeostase geralmente envolve circuitos de retroalimentação negativa. Estes atuam para se oporem ao estímulo que os desencadeia. Por exemplo, se a temperatura corporal estiver muito alta, uma resposta de retroalimentação negativa agirá para trazê-lo de volta ao ponto de ajuste, ou valor alvo.

Como é que isto funciona? Primeiro, a alta temperatura será detectada por sensores - principalmente células nervosas com terminações na pele e no cérebro - e retransmitida para um centro de controle regulador de temperatura no seu cérebro. O centro de controle processará a informação e ativará os efetores - como as glândulas sudoríparas - cuja função é se opor ao estímulo, fazendo baixar a temperatura corporal.

É claro que a temperatura corporal não se limita a oscilar acima do seu valor-alvo - também pode descer abaixo deste valor. Em geral, os circuitos homeostáticos normalmente envolvem pelo menos dois circuitos de retroalimentação negativa:

Basicamente, são dois circuitos de retroalimentação que mantêm o controle térmico corporal, um para elevar e outro para abaixar a temperatura.

Respostas homeostáticas na regulação da temperatura

Se você ficar muito quente ou muito frio, os sensores na periferia e no cérebro indicam ao centro de regulação de temperatura do seu cérebro - numa região chamada hipotálamo - que a sua temperatura se desviou do seu ponto de regulação.

Por exemplo, se você tem se exercitado muito, a temperatura do seu corpo pode subir acima do seu ponto de regulação, e você precisará ativar mecanismos que o esfriem: O fluxo sanguíneo da sua pele aumenta para acelerar a perda de calor ao ambiente ao seu redor, e também começar a suar, para que a evaporação do suor da sua pele possa ajudar a arrefecer. A respiração pesada também pode aumentar a perda de calor.

As respostas homeostáticas podem afetar a saúde?

A homeostase depende dos circuitos de retroalimentação negativas. Portanto, qualquer coisa que interfira com os mecanismos de retroalimentação pode - e normalmente irá - perturbar a homeostase. No caso do corpo humano, isto pode levar a doenças.

Diabetes, por exemplo, é uma doença causada por um ciclo de retroalimentação quebrado envolvendo a insulina hormonal. Esse circuito quebrado torna difícil ou impossível para o corpo trazer o açúcar elevado para um nível saudável.

Para entender como o diabetes ocorre, vamos olhar rapidamente como ocorre o regulamento do açúcar no sangue.

Em uma pessoa saudável, os níveis de açúcar no sangue são controlados por dois hormônios: insulina e glucagon.

A insulina diminui a concentração de glicose no sangue. Após uma refeição, os níveis de glicose no sangue aumentam, provocando a secreção de insulina das células β no pâncreas. A insulina age como um sinal para as células do corpo, como nas células musculares, a absorver a glicose para utilização como combustível. A insulina também provoca a conversão da glicose em glicogênio - uma molécula de armazenamento no fígado. Ambos os processos retiram o açúcar do sangue, baixando os níveis de açúcar no sangue, reduzindo a secreção de insulina, e devolvendo todo o sistema à homeostase.

O glucagon faz o oposto: aumenta a concentração de glicose no sangue. Se você não come há algum tempo, seus níveis de glicose no sangue caem, desencadeando a liberação de glucagon de outro grupo de células pancreáticas, as células α. O glucagon atua no fígado, fazendo com que o glicogênio seja decomposto em glicose e liberado na corrente sanguínea, fazendo com que os níveis de açúcar no sangue voltem a subir. Isto reduz a secreção glucagonal e leva o sistema de volta à homeostase.

A diabetes acontece quando o pâncreas de uma pessoa não consegue produzir insulina suficiente, ou quando as células do corpo deixam de responder à insulina, ou a ambos. Sob estas condições, as células do corpo não absorvem glicose prontamente, portanto os níveis de açúcar no sangue permanecem altos por um longo período de tempo após uma refeição. Isto pode fazer com que as pessoas se sintam cansadas. O nível elevado de açúcar no sangue causa sintomas como aumento da urinação, sede e até desidratação. Com o tempo, pode levar a complicações mais sérias.

Em funcionamento normal, o nível de glicose se mantêm controlado, ora provocando a liberação de insulina, ora provocando a liberação de glucagon.

Circuitos de retroalimentação positiva

Circuitos homeostáticos normalmente envolvem retroalimentação negativa. O que define uma retroalimentação negativa é que ela contraria uma mudança, trazendo o valor de um parâmetro - como a temperatura ou a glicemia de volta ao seu ponto de ajuste.

Alguns sistemas biológicos, no entanto, usam circuitos de retroalimentação positiva. Ao contrário dos negativos, os positivos amplificam o estado do ponto de partida. Eles são normalmente encontrados em processos que precisam ser levados a um determinado fim, e não quando a um estado que deve ser mantido, como no controle de temperatura.

Um exemplo de circuito de realimentação positiva ocorre durante o parto. No parto, a cabeça do bebê pressiona o colo do útero, o que ativa os neurônios que enviam um sinal que leva à liberação da oxitocina hormonal da glândula pituitária, no cérebro da mãe. A ocitocina, por sua vez, aumenta as contrações uterinas e, portanto, a pressão sobre o colo uterino. Isto causa a liberação de ainda mais oxitocina e produz contrações ainda mais fortes. Este ciclo de retroalimentação positiva continua até o nascimento do bebê. Pode-se considerar que a retroalimentação positiva é um ciclo vicioso.