Homeostasia: Equilíbrio Interno

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{Homeostasia} 
 
O conceito de um meio interno relativamente estável é atribuído ao médico 
francês Claude Bernard, em meados de 1800. Durante os seus estudos de 
medicina experimental, Bernard percebeu a estabilidade de diversas funções 
fisiológicas, como a temperatura corporal, a frequência cardíaca e a pressão 
arterial. Ele escreveu que a constância do meio interno é a condição para uma 
vida livre e independente. 
 
Em 1929, um fisiologista norte-americano, chamado Walter B. Cannon, 
propôs uma lista de variáveis que estão sob o controle homeostático. Hoje, 
sabe-se que essa lista era acurada e completa. Cannon dividiu suas variáveis 
no que ele descreveu como fatores ambientais que afetam as células 
(osmolaridade, temperatura e pH) e “substâncias para as necessidades 
celulares” (nutrientes, água, sódio, cálcio, outros íons inorgânicos, oxigênio, 
bem como “secreções internas com efeitos gerais e contínuos”). As “secreções 
internas” de Cannon são os hormônios e outras substâncias químicas que as 
células utilizam para se comunicarem umas com as outras. 
 
Neste ensaio, Cannon criou o termo homeostasia para descrever a regulação 
do meio interno do corpo. Ele explicou que escolheu o prefixo homeo- 
(significando parecido ou similar), em vez do prefixo homo- (significando o 
mesmo, idêntico), porque o meio interno é mantido dentro de uma faixa ou 
intervalo de valores, e não em um valor exato ou fixo. Ele também indicou que 
o sufixo –stase nessa situação indica uma condição, e não um estado estático 
e que não sofre mudanças. Assim, a homeostasia de Cannon é um estado de 
manutenção de “uma condição similar”, de modo semelhante ao meio interno 
relativamente constante de Claude Bernard. 
 
Alguns fisiologistas afirmam que a interpretação literal de stase na palavra 
homeostasia implica um estado estático e imutável. Eles argumentam que, 
em vez de homeostasia, deveria ser utilizada a palavra homeodinâmica para 
refletir as pequenas mudanças que estão ocorrendo constantemente em nosso 
meio interno. Não importa se o processo é chamado de homeostasia ou de 
homeodinâmica, o conceito importante que deve ser lembrado é que o corpo 
monitora seu estado interno e toma medidas para corrigir perturbações que 
ameacem a sua função normal. 
 
Se o corpo não consegue manter a homeostasia das variáveis críticas listadas 
por Walter Cannon, então a função normal é interrompida e um estado de 
doença, ou condição patológica, pode desenvolver-se. As doenças são 
caracterizadas em dois grupos gerais de acordo com sua origem: aquelas em 
que o problema surge a partir de uma insuficiência interna ou falha de algum 
processo fisiológico normal, e aquelas que se originam de alguma fonte 
externa. As causas internas de doenças incluem o crescimento anormal de 
células, que pode originar cânceres ou tumores benignos, a produção pelo 
próprio corpo de anticorpos contra os seus próprios tecidos (doenças 
autoimunes) e a morte prematura de células ou a falha de processos celulares. 
As doenças hereditárias também são consideradas como tendo causas 
internas. As causas externas de doenças incluem substâncias químicas 
tóxicas, traumas físicos e microrganismos externos invasores, como vírus e 
bactérias. 
 
Em ambos os grupos de causas, internas e externas, quando a homeostasia é 
perturbada, o corpo tenta ativar um mecanismo compensatório. Se a 
compensação for bem-sucedida, a homeostasia é restabelecida. Se a 
compensação falha, o resultado pode ser uma doença ou outra enfermidade. 
O estudo das funções corporais durante um estado de doença é conhecido como 
fisiopatologia. 
 
 
 
MEIO INTERNO – LIC e LEC 
 
Para animais multicelulares, o meio interno é o ambiente aquoso interno que 
circunda as células. É um “mar interno”, dentro do corpo, chamado de líquido 
extracelular. O líquido extracelular (LEC) funciona como um meio de 
transição entre o ambiente externo de um organismo e o líquido intracelular 
(LIC), encontrado no interior das células. Como o líquido extracelular é uma 
zona de tamponamento entre as 
células e o mundo externo, os 
processos fisiológicos elaborados 
evoluíram para manter a 
composição do LEC relativamente 
estável. 
 
Quando a composição do líquido 
extracelular varia além do seu 
intervalo normal de valores, são 
ativados mecanismos 
compensatórios para tentar fazer o líquido retornar ao estado normal. Por 
exemplo, quando você ingere um grande volume de água, a diluição do seu 
líquido extracelular dispara um mecanismo que faz seus rins removerem o 
excesso de água, protegendo as suas células de um possível inchaço devido ao 
influxo de água. A maioria das células dos animais multicelulares não tolera 
muitas mudanças. Elas dependem da constância do líquido extracelular para 
manter a sua função normalizada. 
 
LIC e LEC 
Cerca de 60% do corpo humano adulto é composto de líquidos, principalmente, uma solução 
aquosa de íons e outras substâncias. Embora a maior parte desse líquido esteja dentro das células e 
seja chamado líquido intracelular, cerca de um terço se encontra nos espaços fora das células e é 
chamado líquido extracelular. Este líquido extracelular está em movimento constante por todo o 
corpo. Ele é rapidamente transportado no sangue circulante e, em seguida, misturado no sangue 
pelos líquidos teciduais, por difusão, através das paredes dos capilares. No líquido extracelular estão 
os íons e nutrientes necessários para manter a vida celular. Dessa forma, todas as células vivem, 
essencialmente, no mesmo ambiente — o líquido extracelular. Por esse motivo, o líquido extracelular 
também é chamado meio interno do corpo. As células podem viver e executar suas funções 
especiais desde que as concentrações adequadas de oxigênio, glicose, íons, aminoácidos, lipídios e 
outros constituintes estejam disponíveis nesse ambiente interno. 
 
O líquido extracelular é transportado através do corpo em dois estágios. O primeiro é a 
movimentação do sangue pelo corpo, nos vasos sanguíneos, e o segundo é a movimentação de 
líquido entre os capilares sanguíneos e os espaços intercelulares entre as células dos tecidos. 
 
DIFERENÇAS ENTRE OS LÍQUIDOS: O líquido extracelular contém grandes quantidades de sódio, 
cloreto e íons bicarbonato mais os nutrientes para as células, como oxigênio, glicose, ácidos graxos 
e aminoácidos. Também contém dióxido de carbono, que é transportado das células para os 
pulmões para ser excretado, além de outros produtos de excreção celulares, que são transportados 
para os rins para serem eliminados. O líquido intracelular difere significativamente do líquido 
extracelular; por exemplo, ele contém grandes quantidades de íons potássio, magnésio e fosfato, em 
vez dos íons sódio e cloreto, encontrados no líquido extracelular. Mecanismos especiais para o 
transporte de íons, através das membranas celulares, mantêm as diferenças de concentração iônica 
entre os líquidos extracelulares e intracelulares. 
 
Fonte: Guyton & Hall – Tratado de Fisiologia Médica 13ª Ed. – Capítulo 1. 
 
BALANÇO DE MASSA 
 
O corpo humano é um sistema aberto que troca calor e matéria com o 
ambiente externo. Para manter a homeostasia, o corpo deve manter o balanço 
de massa. A lei do balanço de massa diz que se a quantidade de uma 
substância no corpo deve permanecer 
constante, qualquer ganho deve ser 
compensado por uma perda igual. A 
quantidade de uma substância no corpo 
também é chamada de carga corporal 
daquela substância, como em “carga de 
sódio”. Por exemplo, a perda de água para o 
ambiente externo (saída) pelo suor e pela 
urina deve ser balanceada pelo ganho de 
água a partir do ambiente externo somado à 
produção metabólica de água (entrada). A 
concentração de outras substâncias, como 
oxigênio e dióxido de carbono, sais e 
concentração hidrogeniônica (pH) também 
são mantidas pelo balanço de massa. 
 
A maioria das substânciasentra no corpo a 
partir do ambiente externo, mas algumas (como o dióxido de carbono) são 
produzidas internamente pelo metabolismo. Em geral, a água e os nutrientes 
entram no corpo pela ingestão de comida e de bebida que são absorvidas pelo 
intestino. O oxigênio e outros gases e as moléculas voláteis ingressam via 
pulmões. Algumas poucas substâncias químicas lipossolúveis ingressam no 
meio interno atravessando a barreira formada pela pele. 
 
Para manter o balanço de massa, o corpo tem duas opções envolvendo a saída. 
A opção mais fácil é simplesmente excretar a substância. Excreção é definida 
como a eliminação de substâncias pelo corpo, normalmente via urina, fezes, 
pulmões ou pele. Por exemplo, o dióxido de carbono (CO2) produzido durante 
o metabolismo é excretado pelos pulmões. Muitas substâncias estranhas que 
penetram no corpo, como fármacos ou aditivos artificiais presentes nos 
alimentos, são excretadas pelo fígado e pelos rins. 
 
Uma segunda opção de saída para manter o balanço de massa é converter a 
substância em uma substância diferente, por meio da metabolização da 
mesma. Os nutrientes que entram no corpo são o ponto de partida para as 
vias metabólicas que convertem o nutriente original em uma molécula 
diferente. Entretanto, a conversão do nutriente original em algo diferente cria 
um novo distúrbio no balanço de massa, devido à adição dessa nova 
substância, ou metabólito, ao corpo. 
Os pesquisadores utilizam o fluxo de 
massa para acompanhar uma substância 
pelo corpo. O fluxo de massa pode ser 
utilizado para determinar a taxa de 
entrada, saída ou produção de x. 
 
 
 
ESTABILIDADE DINÂMICA 
 
Quando os fisiologistas falam sobre 
homeostasia eles estão referindo-se à 
estabilidade, ou constância, do meio 
interno do corpo – em outras palavras, à 
estabilidade do compartimento de líquido 
extracelular (LEC). Uma razão para focar na homeostasia do líquido 
extracelular é que o mesmo é fácil de ser monitorado a partir de uma amostra 
de sangue. Quando o sangue é centrifugado, torna-se separado em duas 
partes: o plasma, o componente líquido, e as células sanguíneas, mais 
pesadas. O plasma faz parte do compartimento de líquido extracelular e sua 
composição pode ser facilmente analisada. É muito mais difícil acompanhar o 
que está acontecendo no compartimento de líquido intracelular (LIC), embora 
as células também mantenham uma homeostasia celular. 
 
Em um estado de homeostasia, a composição de ambos os compartimentos do 
corpo é relativamente estável. Essa condição é um estado de estabilidade 
dinâmica. O termo dinâmico indica que as substâncias estão constantemente 
se movendo de um lado para outro 
entre os dois compartimentos. Em um 
estado de estabilidade não há 
movimento efetivo (líquido) de 
substâncias entre os compartimentos. 
Entretanto, estado de estabilidade 
não é o mesmo que equilíbrio. 
Equilíbrio implica que a composição 
dos compartimentos corporais seja 
idêntica. Se examinarmos a 
composição do LEC e do LIC, veremos 
que as concentrações de muitas 
substâncias são diferentes nos dois 
compartimentos. Por exemplo, o sódio 
(Na+) e o cloreto (Cl-) são muito mais 
concentrados no LEC do que no LIC, 
ao passo que o potássio (K+) é mais 
concentrado no LIC. Devido a essas 
diferenças de concentração, os dois 
compartimentos líquidos não estão em equilíbrio. Em vez disso, o LEC e o LIC 
É relativamente fácil monitorar a quantidade 
de uma substância que entra no corpo a 
partir do ambiente externo, mas é mais difícil 
rastrear moléculas dentro do corpo para 
monitorar sua excreção ou metabolização. 
Em vez de medir a substância diretamente, 
pode-se acompanhar a taxa em que a 
substância desaparece do sangue, um 
conceito conhecido como depuração. 
A depuração é normalmente expressa como 
um determinado volume sanguíneo 
depurado da substância x por unidade de 
tempo. Por essa razão, a depuração é 
apenas uma medida indireta de como a 
substância x é eliminada. 
encontram-se em um estado de desequilíbrio relativamente estável. Para os 
seres vivos, o objetivo da homeostasia é manter um estado de estabilidade 
dinâmica entre os compartimentos do corpo, e não tornar os compartimentos 
iguais. 
 
SISTEMAS DE CONTROLE E HOMEOSTASIA 
 
Para manter a homeostasia, o corpo humano monitora certas funções-chave, 
como a pressão arterial e a glicemia, as quais devem permanecer dentro de 
um intervalo de operação específico se o corpo deseja se manter saudável. 
Essas importantes variáveis reguladas são mantidas dentro de seu intervalo 
aceitável (normal) por mecanismos de controle fisiológico ativados se a 
variável se distanciar muito do seu ponto de ajuste, ou valor ótimo. Existem 
dois padrões básicos de mecanismos de controle: controle local e controle 
reflexo de longa distância. 
 
Na forma mais simples, todos os sistemas de controle possuem três 
componentes: (1) um sinal de entrada; (2) um controlador, ou centro 
integrador, que integra a informação aferente e inicia uma resposta 
apropriada; e (3) um sinal de saída que produz uma resposta. Os sistemas de 
controle reflexo de longa distância são mais complexos do que esse modelo 
simples. Entretanto, eles podem processar informação de múltiplas fontes e 
possuir uma saída que atua sobre múltiplos alvos. 
 
 
Controle Local: A forma mais simples de controle é o controle local, que está 
restrito ao tecido ou à célula envolvida. No controle local, uma mudança 
relativamente isolada ocorre em um tecido. Uma célula próxima ou um grupo 
de células detecta a mudança em suas imediações e responde, normalmente 
com a liberação de alguma substância química. A resposta fica restrita à 
região onde a mudança 
ocorreu – por isso o termo 
controle local. 
 
Um exemplo de controle 
local pode ser observado quando a concentração de oxigênio em um tecido 
diminui. As células que revestem os pequenos vasos sanguíneos que levam 
sangue àquela área detectam a concentração reduzida de oxigênio e 
respondem, secretando um mensageiro químico. Esta molécula sinalizadora 
se difunde até a musculatura lisa da própria parede do vaso, levando uma 
mensagem que diz para essa musculatura relaxar. O relaxamento da 
musculatura aumenta o diâmetro (dilata) do vaso, aumentando o fluxo 
sanguíneo para o tecido e, consequentemente, levando mais oxigênio àquela 
área. 
 
Controle Reflexo: As alterações que se distribuem por todo o corpo, isto é, de 
natureza sistêmica, necessitam de sistemas de controle mais complexos para 
a manutenção da homeostasia. Por exemplo, a manutenção adequada da 
pressão arterial para distribuir o sangue por todo o corpo é muito mais uma 
questão sistêmica do que local. Como a pressão arterial é sistêmica, a sua 
manutenção requer comunicação de longa distância e coordenação adequada. 
O termo controle reflexo será utilizado para se referir a qualquer via de longa 
distância que utilize o sistema nervoso, o sistema endócrino ou ambos. 
 
Um reflexo fisiológico pode ser dividido em 2 partes: uma alça de resposta e 
uma alça de retroalimentação. 
 
 Alça de Resposta: Assim como no sistema de controle simples, uma alça 
de resposta tem três componentes primários: um sinal de entrada, um 
centro integrador para integrar o sinal e um sinal de saída. Esses três 
componentes podem ser expandidos na seguinte sequência de sete 
passos para formar um padrão que é encontrado com leves variações 
em todas as vias reflexas: 
 
Estímulo – sensor – sinal de entrada – centro integrador – sinal de saída – alvo – 
resposta. 
 
O lado de entrada da alça de resposta começa com a chegada de um 
estímulo – a alteração que ocorre quando a variável regulada se afasta 
do intervalo desejado. Um sensor especializado monitora a variável. Se 
o sensor for ativado pelo estímulo, ele envia um sinal de entrada para 
o centro integrador. O centro integrador avalia a informação recebidado sensor e gera um sinal de saída. O sinal de saída direciona-se a um 
alvo responsável por produzir uma resposta. Se bem-sucedida, essa 
resposta leva a variável regulada de volta ao intervalo desejado de 
valores. 
 
Em mamíferos, os centros integradores normalmente são partes do 
sistema nervoso ou do sistema endócrino. Os sinais de saída podem ser 
sinais químicos, sinais elétricos ou uma combinação de ambos. Os alvos 
ativados pelos sinais de saída podem ser qualquer célula do corpo. 
 
OBS.: Existem situações de controle duplo, quando duas divisões do 
sistema nervoso ou dois hormônios distintos têm efeitos antagônicos 
(opostos) sobre um único alvo. 
 
 Alça de Retroalimentação: Na maioria dos reflexos, as alças de 
retroalimentação são homeostáticas – isto é, são programadas para 
manter o sistema no ponto de ajuste ou próximo dele, fazendo a 
variável manter-se relativamente estável. O quão bem um centro 
integrador consegue manter a estabilidade depende da sensibilidade do 
sistema. Nos sistemas fisiológicos, alguns sensores são mais sensíveis 
do que outros. Por exemplo, os sensores que disparam os reflexos para 
conservação de água são ativados quando a concentração do sangue 
aumenta apenas 3% acima do normal, mas os sensores para baixos 
níveis de oxigênio no sangue não respondem até que o nível de oxigênio 
tenha diminuído 40%. 
 
o Retroalimentação Negativa (homeostática): Via em que uma 
resposta se opõe ou remove o sinal. As alças de retroalimentação 
negativa estabilizam a variável regulada e, assim, auxiliam o 
sistema na manutenção da homeostasia. Com a perda do 
estímulo, a alça de resposta da via é desativada. As alças de 
retroalimentação negativa podem restabelecer o estado normal, 
mas não têm como impedir o distúrbio inicial. 
 
o Retroalimentação Positiva (não é homeostática): A resposta 
reforça o estímulo, ao invés de reduzi-lo ou removê-lo. Em um 
sistema de retroalimentação positiva, a resposta leva a variável 
regulada para valores ainda mais afastados do valor normal. 
Isso dá início a um ciclo vicioso de aumento contínuo da resposta, 
deixando o sistema temporariamente fora de controle. Como a 
retroalimentação positiva intensifica a resposta, uma 
intervenção ou evento externo à alça é necessário para que a 
resposta seja interrompida. Por exemplo, o controle hormonal 
das contrações uterinas durante o trabalho de parto. 
 
 
As alças de retroalimentação negativa podem estabilizar uma função e 
mantê-la dentro de uma faixa normal, mas são incapazes de impedir 
que a mudança que desencadeou o reflexo seja produzida. Entretanto, 
alguns reflexos se desenvolveram para permitir que o corpo possa 
prever que uma mudança está prestes a acontecer e possa ativar uma 
alça de resposta antes da mudança. Esse tipo de mecanismo é chamado 
de controle antecipatório. 
 
Um exemplo fisiológico de controle antecipatório fácil de ser 
compreendido é o reflexo da salivação. A visão, o cheiro ou mesmo o 
pensamento no alimento são suficientes para fazer nossa boca salivar 
na expectativa da ingestão de alimento. Esse reflexo é ainda mais 
amplo, pois o mesmo estímulo também pode dar início à secreção de 
ácido clorídrico, uma resposta antecipatória do estômago ao alimento 
que está a caminho. 
 
Ritmos biológicos: cada variável regulada possui um intervalo normal 
dentro do qual a variável pode oscilar sem ativar um mecanismo de 
correção. Nos sistemas fisiológicos, os pontos de ajuste de diversas 
variáveis reguladas são diferentes de pessoa para pessoa. Os pontos de 
ajuste de uma mesma pessoa também podem mudar ao longo do tempo. 
Os fatores que influenciam os pontos de ajuste de um sujeito para uma 
determinada variável incluem os ritmos biológicos normais, 
hereditariedade e as condições às quais a pessoa já se habituou. 
 
Variáveis reguladas que mudam de modo previsível e produzem 
padrões de repetição, ou ciclos de mudanças, são chamadas de ritmos 
biológicos (ritmo circadiano). Muitos ritmos biológicos estão 
sincronizados com uma mudança ambiental previsível, como os ciclos 
claro-escuro (dia-noite) ou as estações do ano. Os ritmos biológicos 
refletem alterações no ponto de ajuste da variável regulada. - Os seres 
humanos possuem ritmos circadianos para diversas funções corporais, 
incluindo a pressão arterial, a temperatura corporal e os processos 
metabólicos. A temperatura corporal atinge o pico no final da tarde e 
declina significativamente nas primeiras horas da manhã. 
 
Muitos hormônios dos seres humanos apresentam concentrações 
sanguíneas que flutuam de modo previsível seguindo um ciclo de 24h. 
O cortisol, o hormônio (atua principalmente na resposta ao estresse e 
no sistema imunológico) do crescimento e os hormônios sexuais estão 
entre os exemplos mais conhecidos. A concentração de cortisol em uma 
amostra de sangue coletada às 9h da manhã pode ser duas vezes mais 
elevada do que a concentração em uma amostra coletada no início da 
tarde. 
 
Os ritmos biológicos geram uma resposta antecipatória para uma 
variável ambiental previsível. Existem ritmos sazonais associados à 
reprodução presentes em muitos organismos. Esses ritmos são 
sincronizados com as estações do ano para que a prole encontre 
alimento e outras condições favoráveis que maximizem a 
sobrevivência. Os ritmos circadianos relacionados ao ciclo claro-escuro 
podem estar associados a ciclos de repouso-atividade. Esses ritmos 
permitem ao nosso corpo antecipar um comportamento e coordenar os 
processos corporais adequadamente. É possível escutar pessoas 
acostumadas a jantar às 18h dizerem que não conseguirão digerir o 
alimento se tiverem que esperar até as 22h para jantar, pois seu 
sistema digestório “desligou” em antecipação ao comportamento de ir 
para a cama para dormir. 
 
Parte da variabilidade nos pontos de ajuste está associada a mudanças 
nas condições ambientais e não aos ritmos biológicos. A adaptação dos 
processos fisiológicos a um determinado conjunto de condições 
ambientais é chamada de aclimatização quando ocorre naturalmente. 
Se o processo ocorre artificialmente, em condições de laboratório, ele é 
chamado de aclimatação. A cada inverno, as pessoas das altas latitudes 
do hemisfério norte vão para o sul na esperança de escapar das 
implacáveis temperaturas negativas e da neve. Quando os sujeitos do 
norte caminham no clima de 4°C do sul, usando camisetas de manga-
curta, os moradores do sul, bem agasalhados com casacos e luvas, ficam 
espantados, pois para eles está muito frio. A diferença nos 
comportamentos deve-se à diferença na temperatura de aclimatização, 
uma diferença no ponto de ajuste para a regulação da temperatura 
corporal que é o resultado de um condicionamento prévio. 
 
 
 
FONTE: Silverthorn – Fisiologia Humana 7ª Ed. – Capítulo 1.