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1.6: Homeostase

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    Objetivos de

    Ao final desta seção, você poderá:

    • Discuta o papel da homeostase no funcionamento saudável
    • Compare o feedback negativo e positivo, dando um exemplo fisiológico de cada mecanismo

    A manutenção da homeostase exige que o corpo monitore continuamente suas condições internas. Da temperatura corporal à pressão arterial e aos níveis de certos nutrientes, cada condição fisiológica tem um determinado ponto de referência. Um ponto de ajuste é o valor fisiológico em torno do qual a faixa normal flutua. Uma faixa normal é o conjunto restrito de valores que é otimamente saudável e estável. Por exemplo, o ponto de ajuste para a temperatura normal do corpo humano é de aproximadamente 37° C (98,6° F). Os parâmetros fisiológicos, como temperatura corporal e pressão arterial, tendem a flutuar dentro de uma faixa normal alguns graus acima e abaixo desse ponto. Os centros de controle no cérebro e em outras partes do corpo monitoram e reagem aos desvios da homeostase usando feedback negativo. O feedback negativo é um mecanismo que reverte um desvio do ponto de ajuste. Portanto, o feedback negativo mantém os parâmetros corporais dentro de sua faixa normal. A manutenção da homeostase por feedback negativo ocorre em todo o corpo em todos os momentos, e uma compreensão do feedback negativo é, portanto, fundamental para a compreensão da fisiologia humana.

    Feedback negativo

    Um sistema de feedback negativo tem três componentes básicos (Figura 1.10 a). Um sensor, também chamado de receptor, é um componente de um sistema de feedback que monitora um valor fisiológico. Esse valor é reportado ao centro de controle. O centro de controle é o componente de um sistema de feedback que compara o valor com a faixa normal. Se o valor se desviar muito do ponto de ajuste, o centro de controle ativará um efetor. Um efetor é o componente em um sistema de feedback que causa uma alteração para reverter a situação e retornar o valor à faixa normal.

    Esta figura mostra dois fluxogramas rotulados A e B. O gráfico A mostra um ciclo geral de feedback negativo. O ciclo começa com um estímulo. As informações sobre o estímulo são percebidas por um sensor que envia essas informações para um centro de controle. O centro de controle envia um sinal para um efetor, o que cria uma resposta. Isso então retorna ao topo do fluxograma, inibindo o estímulo. A parte B mostra a regulação da temperatura corporal como um exemplo de sistema de feedback negativo. Aqui, o estímulo é a temperatura corporal superior a 37 graus Celsius. O sensor é um conjunto de células nervosas da pele e do cérebro e o centro de controle é o centro regulador de temperatura do cérebro. Os efetores são glândulas sudoríparas em todo o corpo que levam ao aumento da perda de calor e inibem o aumento da temperatura corporal.
    Figura 1.10 Sistema de feedback negativo Em um sistema de feedback negativo, um estímulo - um desvio de um ponto definido - é resistido por meio de um processo fisiológico que retorna o corpo à homeostase. (a) Um sistema de feedback negativo tem cinco partes básicas. (b) A temperatura corporal é regulada por feedback negativo.

    Para colocar o sistema em movimento, um estímulo deve direcionar um parâmetro fisiológico além de sua faixa normal (ou seja, além da homeostase). Esse estímulo é “ouvido” por um sensor específico. Por exemplo, no controle da glicemia, células endócrinas específicas do pâncreas detectam excesso de glicose (o estímulo) na corrente sanguínea. Essas células beta pancreáticas respondem ao aumento do nível de glicose no sangue liberando o hormônio insulina na corrente sanguínea. A insulina sinaliza as fibras musculares esqueléticas, as células adiposas (adipócitos) e as células do fígado para absorver o excesso de glicose, removendo-o da corrente sanguínea. À medida que a concentração de glicose na corrente sanguínea diminui, a diminuição da concentração - o feedback negativo real - é detectada pelas células alfa pancreáticas e a liberação de insulina é interrompida. Isso evita que os níveis de açúcar no sangue continuem caindo abaixo da faixa normal.

    Os seres humanos têm um sistema de feedback de regulação de temperatura semelhante que funciona promovendo perda ou ganho de calor (Figura 1.10 b). Quando o centro de regulação da temperatura do cérebro recebe dados dos sensores indicando que a temperatura do corpo excede sua faixa normal, ele estimula um conjunto de células cerebrais chamado de “centro de perda de calor”. Essa estimulação tem três efeitos principais:

    • Os vasos sanguíneos da pele começam a se dilatar, permitindo que mais sangue do núcleo do corpo flua para a superfície da pele, permitindo que o calor irradie para o meio ambiente.
    • À medida que o fluxo sanguíneo para a pele aumenta, as glândulas sudoríparas são ativadas para aumentar sua produção. À medida que o suor evapora da superfície da pele para o ar circundante, ele absorve calor.
    • Em contraste, a ativação do centro de ganho de calor do cérebro pela exposição ao frio reduz o fluxo sanguíneo para a pele, e o sangue que retorna dos membros é desviado para uma rede de veias profundas. Esse arranjo retém o calor mais perto do núcleo do corpo e restringe a perda de calor. Se a perda de calor for severa, o cérebro desencadeia um aumento nos sinais aleatórios para os músculos esqueléticos, fazendo com que eles se contraiam e produzam tremores. As contrações musculares dos tremores liberam calor enquanto consomem o ATP. O cérebro aciona a glândula tireoide no sistema endócrino para liberar o hormônio tireoidiano, o que aumenta a atividade metabólica e a produção de calor nas células de todo o corpo. O cérebro também sinaliza às glândulas supra-renais que liberem epinefrina (adrenalina), um hormônio que causa a decomposição do glicogênio em glicose, que pode ser usada como fonte de energia. A decomposição do glicogênio em glicose também resulta em aumento do metabolismo e produção de calor.

      Link interativo

      A concentração de água no corpo é fundamental para o bom funcionamento. O corpo de uma pessoa mantém um controle muito rígido sobre os níveis da água sem o controle consciente da pessoa. Assista a este vídeo para saber mais sobre a concentração de água no corpo. Qual órgão tem controle primário sobre a quantidade de água no corpo?

      Feedback positivo

      O feedback positivo intensifica uma mudança na condição fisiológica do corpo em vez de revertê-la. Um desvio da faixa normal resulta em mais mudanças e o sistema se afasta mais da faixa normal. O feedback positivo no corpo é normal somente quando há um ponto final definido. O parto e a resposta do corpo à perda de sangue são dois exemplos de ciclos de feedback positivo que são normais, mas são ativados somente quando necessário.

      O parto a termo é um exemplo de situação em que a manutenção do estado corporal existente não é desejada. São necessárias enormes mudanças no corpo de uma pessoa para expulsar o bebê no final da gravidez. E os eventos do parto, uma vez iniciados, devem progredir rapidamente até a conclusão ou a vida de uma pessoa que está dando à luz e o bebê estão em risco. O trabalho muscular extremo do trabalho de parto e do parto é o resultado de um sistema de feedback positivo (Figura 1.11).

      Este diagrama mostra as etapas de um ciclo de feedback positivo como uma série de setas graduais girando em torno de um diagrama de uma criança dentro do útero de uma mulher grávida. Inicialmente, a cabeça do bebê empurra contra o colo do útero, transmitindo impulsos nervosos do colo do útero para o cérebro. Em seguida, o cérebro estimula a glândula pituitária a secretar oxitocina, que é transportada pela corrente sanguínea para o útero. Finalmente, a ocitocina simula as contrações uterinas e empurra o bebê com mais força para o colo do útero. À medida que a cabeça do bebê empurra o colo do útero com cada vez maior força, as contrações uterinas ficam mais fortes e frequentes. Esse mecanismo é um ciclo de feedback positivo.
      Figura 1.11 Circuito de feedback positivo O parto normal é impulsionado por um ciclo de feedback positivo. Um ciclo de feedback positivo resulta em uma mudança no estado do corpo, em vez de um retorno à homeostase.

      As primeiras contrações do trabalho de parto (o estímulo) empurram o bebê em direção ao colo do útero (a parte mais baixa do útero). O colo do útero contém células nervosas sensíveis ao estiramento que monitoram o grau de alongamento (os sensores). Essas células nervosas enviam mensagens ao cérebro, o que, por sua vez, faz com que a glândula pituitária na base do cérebro libere o hormônio oxitocina na corrente sanguínea. A ocitocina causa contrações mais fortes dos músculos lisos do útero (os efetores), empurrando o bebê mais abaixo no canal do parto. Isso causa um alongamento ainda maior do colo do útero. O ciclo de alongamento, liberação de ocitocina e contrações cada vez mais fortes só param quando o bebê nasce. Nesse ponto, o alongamento do colo do útero é interrompido, impedindo a liberação de ocitocina.

      Um segundo exemplo de feedback positivo se concentra na reversão de danos extremos ao corpo. Após uma ferida penetrante, a ameaça mais imediata é a perda excessiva de sangue. Menos circulação sanguínea significa redução da pressão arterial e redução da perfusão (penetração do sangue) no cérebro e em outros órgãos vitais. Se a perfusão for severamente reduzida, os órgãos vitais serão desligados e a pessoa morrerá. O corpo responde a essa potencial catástrofe liberando substâncias na parede lesada do vaso sanguíneo que iniciam o processo de coagulação do sangue. À medida que cada etapa da coagulação ocorre, ela estimula a liberação de mais substâncias de coagulação. Isso acelera os processos de coagulação e vedação da área danificada. A coagulação está contida em uma área local com base na disponibilidade rigidamente controlada de proteínas de coagulação. Esta é uma cascata de eventos adaptável que salva vidas.