Mecanismos gerais de controle homeostático
Atenção: o conteúdo deste site pertence à Universidade Federal de Viçosa.
A homeostase é um dos princípios mais fundamentais da fisiologia pois se refere à condição de estabilidade do meio interno do corpo para que todas as funções fisiológicas do organismo possam ser executadas de forma adequada. Esse “meio interno” é diferente do “meio externo” que, por sua vez, pode sofrer grandes variações. O organismo deve então adaptar-se para que os processos fisiológicos não sejam comprometidos. Muitos parâmetros fisiológicos são dados dentro de limites considerados “normais”. Temperatura corporal, pH do sangue e glicemia são alguns exemplos para humanos e animais domésticos.
O termo homeostase foi cunhado por Walter B. Cannon em 1929 e sua etimologia combina “o mesmo, semelhante” com “ficar, permanecer parado”. Repare o que há em comum entre as palavras homeostase, homogêneo e estático.
Entretanto, os processos fisiológicos são dinâmicos, principalmente porque o organismo é um sistema aberto, ou seja, sofre influência do meio externo e precisa responder a ele para que não haja perturbação grande o suficiente a ponto de comprometer suas funções normais. Por isso, homeostase deve remeter à ideia de um equilíbrio dinâmico. Ao processo de se restabelecer esse equilíbrio, ou seja, retornar à homeostase após uma perturbação ao se desencadear processos fisiológicos específicos para isso, dá-se o nome de alostase.
A temperatura corporal normal de um gato está entre 38°C e 39°C. Sabemos que a temperatura influencia na velocidade das reações e na estabilidade estrutural das proteínas, que são base das funções fisiológicas; por isso, é fundamental que o gato mantenha sua temperatura constante e assim não comprometer essas funções. O gato é um animal classificado como homeotérmico ou endotérmico, o que significa que ele mantém sua temperatura corporal constante e a principal fonte de calor corporal são as reações químicas que ocorrem em seu próprio corpo. Isso faz todo sentido se percebermos que ele consegue manter uma temperatura corporal constante, geralmente acima da temperatura ambiente. Animais heterotérmicos ou ectotérmicos, por sua vez, têm temperatura corporal variável e fortemente dependente da temperatura ambiente. Isso afeta diretamente seu metabolismo, mas não significa que esses animais não tenham mecanismos para controlar sua temperatura, porém, eles são predominantemente comportamentais: permanecer sobre uma pedra ao sol quando está muito frio ou ficar em um local à sombra, mais fresco, se estiver muito quente. O gato também utiliza essas estratégias comportamentais, porém uma série de mecanismos específicos são acionados para conservar ou perder calor para manter sua temperatura corporal constante.
Algo parecido ocorre com os outros parâmetros que são mantidos em um equilíbrio dinâmico, mas cada um deles será discutido com mais profundidade posteriormente. Por enquanto, é preciso perceber que deve haver um conjunto de eventos para que o organismo consiga manter a homeostase. Em primeiro lugar, é necessário um sistema de monitoramento constante das variáveis que precisam se manter dentro de um intervalo fisiológico. Quando houver um desvio do parâmetro fisiológico, o sistema de monitoramento deve então induzir uma resposta efetora, emitir um comando, para que os mecanismos de ajuste sejam ativados. Além disso, esse comando precisa cessar quando o parâmetro fisiológico em questão for restabelecido. Como o monitoramento é integrado à elaboração do comando, em geral, a resposta é proporcional ao desvio e, cessa naturalmente em resposta ao restabelecimento do parâmetro.
O hormônio insulina é uma proteína produzida pelas células β localizadas nas ilhotas pancreáticas. Essas células sintetizam e guardam o hormônio em vesículas intracelulares até o estímulo para sua secreção. A função geral da insulina é indicar ao organismo o que fazer com a glicose quando ela está disponível. Em resposta à insulina, algumas células captam a glicose para produzir energia, glicogênio, gordura ou outras substâncias. Perceba então que a insulina é recrutada quando a glicemia (concentração de glicose no sangue) aumenta e, pelo conjunto de suas ações, acaba resultando na diminuição da glicemia.
Especificamente, quando a glicose entra nas células β, aumenta a produção de ATP, que diminui a atividade de canais de K+ presentes na membrana celular e que são fechados com o ATP. A diminuição do efluxo de íons K+ altera o potencial de membrana da célula, o que induz a abertura de canais de Ca++. O influxo de cálcio induz a liberação do conteúdo das vesículas para o exterior da célula. Repare como todo esse processo assegura que a resposta da insulina será proporcional à concentração de glicose no sangue e, por isso, quando a glicemia diminuir em decorrência do próprio efeito da insulina, a liberação de insulina também vai diminuindo.
Esse tipo de controle homeostático é chamado de feedback negativo (ou realimentação negativa ou retroalimentação negativa). Na figura abaixo, a seta que tem um traço no lugar da ponta indica inibição. Esse símbolo será sempre utilizado neste texto como padrão para indicar processos inibitórios.
Muitas variáveis fisiológicas flutuam dentro de um intervalo “normal” e podem ser descritas por valores mínimo, médio e máximo. Fora desses limites, provavelmente há uma faixa em que os mecanismos adaptativos atuam para a readequação desses valores. Além dessas faixas, estão aquelas condições que são prejudiciais, inicialmente, à função celular e, a depender da intensidade e da duração da perturbação da homeostase e da eficiência dos mecanismos adaptativos, podem comprometer a integridade da célula provocando lesão celular ou morte.
Fatores que perturbam a homeostase a ponto de induzir uma resposta para restabelecê-la são chamados estressores e podem ser internos ou externos, físicos, químicos ou biológicos. Estresse ou resposta ao estresse, nesse sentido, corresponderia à alostase. Carga alostática refere-se ao tamanho ou intensidade dessas alterações adaptativas que, ao extremo, podem ser exacerbadas ou insuficientes, causando prejuízos ao organismo. Em geral, no cotidiano dos animais incluindo humanos, há uma combinação de estressores que desafiam a homeostase, como frio, calor, atividade física, restrição ou excesso de alimentos, mudança brusca no tipo de dieta, desidratação, exposição a toxinas, hábitos que podem comprometer a saúde como tabagismo e alcoolismo, além de fatores estressores nos âmbitos emocional e psicológico. É preciso enfatizar que os mecanismos que garantem a homeostase não são acionados apenas quando o organismo está em risco, mas a todo momento o meio interno é monitorado e reajustado, mesmo com pequenas variações. Isso também previne uma carga alostática extrema.
A manutenção ou o restabelecimento do equilíbrio do meio interno envolve mecanismos autócrinos, parácrinos, endócrinos e nervosos, com interação de diferentes sistemas. Vamos explorar o controle da temperatura corporal, dos íons, do pH e água do corpo, mas, antes, precisamos estudar um pouco mais sobre o sangue, como ele transporte, distribui e coleta substâncias de todo o organismo; a linfa e os mecanismos gerais de regulação neuroendócrina das funções autonômicas.