Barómetros del cuerpo

La teoría evolucionista sugiere que el hombre y otros animales son colonias de células muy especializadas e interdependientes que viven fuera de su hábitat madre: el océano. Para sobrevivir de esa forma, los mamíferos sobre todo han desarrollado unos sistemas internos que permiten conservar un estado físico y químico semejante al del «mar» del que provenimos.

Desde ese punto de vista, el hombre podría considerarse como una «cápsula espacial» que encierra en sí los elementos esenciales de la vida, de manera similar a como lo hacen las frágiles burbujas de metal en las cuales se embarca hacia las estrellas.

La «cápsula humana» puede adaptarse en pocos instantes del seco desierto a la selva más húmeda, del hambre y la sed a la saciedad, de una dieta de anchoas y ginebra a otra de leche y frutas, del aíre al agua... Y pese a todos esos contrastes y cambios, el cuerpo, protegido por la piel, sabe permanecer aislado con escasas variaciones en las delicadas constantes de temperatura, humedad y composición química requeridas para la vida. Alrededor del año 1926, el fisiólogo americano Walter Bradford Cannon dio a esta estabilidad un nombre oficial: homeostasis, una contracción de dos palabras griegas que significa «permanecer constante».

Como veremos en este artículo –utilizando sencillos símiles mecánicos– nuestra vida y nuestra salud dependen estrechamente del funcionamiento homeostático.

HOMEOSTASIS

Estableciendo una similitud con las máquinas, puede afirmarse que muchas enfermedades se deben a un fallo en alguno de los mecanismos homeostáticos de nuestro cuerpo. Y cuando se descubre por qué éste se ha deteriorado, a menudo puede restaurarse la salud reparándolo.

Un exceso de cualquiera de los productos que genera un sistema biológico –calor, fluidos, líquidos– interrumpe el funcionamiento de dicho sistema. Este proceso se conoce con el nombre de «retroalimentación negativa».

Consideremos el termostato ordinario de una placa de calefacción. Cuando la temperatura desciende por debajo de un punto dado, el sensor metálico del termostato se contrae y cierra un circuito eléctrico que a su vez conecta las resistencias. El calor producido de esa forma vuelve a expandir el sensor, con lo que el circuito se desconecta. Ese mecanismo permite mantener de forma automática la temperatura dentro de los límites que hemos escogido previamente.

Si engañamos al sensor del termostato acercándole una cerilla o un trozo de hielo, éste reaccionará a la temperatura del objeto utilizado para el truco y no a la temperatura real de la habitación. En ambos casos, el sistema de control está erróneamente informado.

«TERMOSTATOS» VITALES

Los sistemas de control de nuestro organismo trabajan de una forma muy parecida. Pensemos por ejemplo en el que se cuida de la temperatura corporal. Es un sistema tan importante que sus requerimientos tienen preferencia sobre casi todos los demás.

La química de la vida es más frágil que el más delicado guiso: sus interacciones sólo pueden producirse a una temperatura concreta, pues de lo contrario se colapsarían y la vida se desvanecería. La temperatura precisa debe conservarse a toda costa, pese a los extremos exteriores de calor y frío, pero también frente a la «amenaza» interna que supone el propio cuerpo al generar continuamente calor.

En minúsculos órganos presentes en cada una de los billones de células corporales, el combustible debe ser oxidado o quemado para dar energía a muchos procesos químicos de los que depende la vida.

COMBUSTIÓN Y METABOLISMO

En un motor ordinario el proceso de quema es rápido y lo denominamos combustión. En el cuerpo, los procesos son mucho más lentos y muchísimo más complejos y los englobamos con el amplio término de metabolismo. Más del 95% del alimento que ingerimos es, a fin de cuentas, convertido en calor.

Tan estrechamente relacionados están el metabolismo, la energía y el calor que una medida unitaria, la caloría, basta para todos. Al decir que una persona de 70 kg gasta 65 calorías por hora mientras duerme, 200 mientras camina a paso lento, 500 al nadar y 1.100 al subir escaleras, se hace el balance entre combustible consumido, energía gastada y calor producido.

No es fácil conservar la temperatura del cuerpo frente a los cambios internos y las condiciones externas. Se requiere una fabulosa «ingeniería biológica»: un sistema automático, controlado por un termostato para la producción y conservación del calor y también para su descarga.

El termostato para la regulación de la temperatura humana se halla en el área del cerebro denominada hipotálamo. Al estar localizado en la zona profunda del cerebro, no reacciona frente a las cambiantes temperaturas de la superficie, sino que lo hace de acuerdo con la temperatura central del cuerpo, mucho más importante para la vida del organismo.

«ENCENDIDO-DESCARGA» DE LA CÉLULA NERVIOSA

El elemento clave en el termostato humano es un conjunto de células nerviosas que responden a la temperatura de la sangre que fluye a través de la región hipotalámica por medio de «descargas» de una substancia química llamada neurotransmisor, la cual estimula a otras células nerviosas para realizar sus especializadas funciones de comunicación. Cuanto más alta sea la

Para refrigerarse, nuestro cuerpo dispone de tres se ha descrito un mecanismo que permite controlar la tempera mecanismos: el sudor, el aumento del flujo sanguíneo en la superficie de la piel (que enfría la sangre) y la elevación del ritmo cardiaco.

temperatura de la sangre hipotalámica, más rápido será el índice de descarga; cuanto más fría esté la sangre, el índice de descarga será más lento.

El termostato del cuerpo trabaja en muchos aspectos de la misma manera que el radiador de un automóvil. La piel, una filigrana de millones de pequeños vasos sanguíneos, es el radiador. La sangre, impulsada por el corazón, transporta el calor desde el interior del cuerpo hasta la superficie de la piel para que sea disipado en el aire. La sangre así enfriada retorna entonces al interior para absorber más calor.

ACTIVIDAD DEL HIPOTÁLAMO

El proceso dependerá de la acción del corazón, el vigor de la circulación, la apertura de los vasos sanguíneos cerca de la superficie de la piel y la temperatura en la superficie de ésta. Todos estos factores pueden ser controlados por la descarga neuronal del termostato hipotalámico.

Si la temperatura de la sangre hipotalámica se eleva incluso una décima de grado por encima de 37 ºc «apaga» el termostato, con lo que la secreción neuronal aumenta. Esta descarga neuronal hace perder calor por la piel mediante dos mecanismos distintos.

Por una parte, el hipotálamo controla las glándulas sudoríparas. A mayor secreción neuronal recibida, más intensa es la transpiración. La evaporación es la forma más efectiva de refrigerar la piel y la sangre que circula a través de ella. Su grado de efectividad depende del volumen de sudor (hasta cierto punto) tanto como de la velocidad y humedad del aire que corre sobre la superficie de evaporación.

FRÍO Y CALOR

El tamaño del área expuesta al aire es también un factor a considerar. Una brisa seca que evapore rápidamente el sudor de un cuerpo desnudo puede mantenerlo fresco bajo condiciones muy calurosas. Sin embargo, si empleamos demasiadas ropas o si el aire está calmado y es demasiado húmedo como para permitir una evaporación efectiva, la temperatura interna y el volumen de transpiración se elevan.

La dependencia del cuerpo de la refrigeración por evaporación es tan importante que tiene preferencia incluso sobre la necesidad vital de preservar el equilibrio de fluidos. En un clima muy caluroso, una persona no aclimatada puede sudar más de un litro y medio por hora. El ser humano puede literalmente sudar «hasta quedar seco», y entonces sufrir un shock circulatorio.

Una segunda manera de fomentar la pérdida de calor es aumentar el flujo de la sangre a través de los capilares sanguíneos de la piel. Normalmente los vasos sanguíneos tienen un «tono» medio de contracción que suministra a la piel un flujo de sangre moderado.

A temperaturas más elevadas, por acción del hipotálamo los vasos se relajan y dilatan, lo que aumenta el flujo sanguíneo y la capacidad de conducir calor al exterior. Como último recurso, el corazón puede aumentar su fuerza de bombeo, acelerando así el flujo y el intercambio de calor. Cualquier atleta puede testimoniar la eficacia de estos sistemas de pérdida de calor.

EL SISTEMA DE RADIADOR

Para su buen funcionamiento, el sistema de radiador biológico cuenta con la buena marcha de sus partes. Si la «bomba» es poco potente, el «radiador» está tupido o la cantidad de «refrigerante» es reducida, la máquina se calentará en exceso. La intolerancia al calor y la transpiración excesiva pueden ser signos tempranos de problemas cardiovasculares.

¿Qué ocurre cuando disminuye la temperatura central? Podemos imaginarlo: el radiador deja de funcionar, los

vasos sanguíneos de la piel se contraen y cierran y la sudoración se detiene. Al mismo tiempo se activa otro sistema de musculatura lisa que pone erecto el pelo del cuerpo con un efecto aislante (¡lástima que no tengamos tanto vello como otros animales!).

Si eso no fuera suficiente, el cuerpo deberá producir calor realizando trabajo o ejercicio. Cuando esto no es posible el cuerpo tiene tres maneras de estimular la producción de calor y el metabolismo:

La primera forma es temblar. Existe una zona especial del hipotálamo que origina los escalofríos. Su actividad es impedida cuando el hipotálamo mantiene su secreción normal, pero cuando disminuye este proceso de descarga el «centro del estremecimiento» se despierta y envía impulsos a los músculos del esqueleto endureciéndolos. Este aumento del tono muscular eleva el metabolismo y la producción de calor por encima del 50%. Y si esto no es aún suficiente, el tono muscular aumenta aún más y comienzan los temblores. El estremecimiento puede reforzar la producción de calor corporal entre un 200 y un 400%.

Un segundo mecanismo actúa a través de medios no comprendidos del todo, que probablemente incluyen la liberación de adrenalina y noradrenalina en el torrente sanguíneo. Estas hormonas alteran el proceso de oxidación en las células para producir más calor. Los animales pueden doblar o triplicar su producción de calor por estos medios y los humanos pueden elevar la suya hasta un 50%.

Un tercer proceso para aumentar el metabolismo se basa en que cuando el hipotálamo percibe el frío aumenta la producción de una hormona mensajera que es transportada hasta la glándula pituitaria donde activa la secreción de tirotropina. La tirotropina se desplaza a su vez hasta la glándula tiroides y la estimula para aumentar la producción de tiroxina. La tiroxina regula el metabolismo basal del cuerpo (la proporción en la cual el cuerpo produce calor cuando está en descanso). De esa forma, un órgano regulador –el hipotálamo– influye en la actividad de otro –la tiroides. Antes de que aumente la secreción de tiroxina, la glándula tiroides debe aumentar de tamaño. En el caso de los

animales, varias semanas de exposición a un frío extremo pueden hacer que aumente de tamaño entre un 20 y un 40%. Por su parte, los soldados estacionados en las regiones polares tienen índices de metabolismo basal un 20% mayores de lo normal y los esquimales los tienen incluso superiores.

SENSORES DE TEMPERATURA EN LA PIEL

Los sensores de temperatura de la piel cumplen un papel importante al informar acerca de si el medio ambiente es frío o cálido, con lo cual nos inducen a procurarnos refugio, encender la calefacción, buscar la sombra o cambiar la lana por el algodón.

Estos receptores cutáneos de temperatura detectan frío, calor o dolor ( salvo en el extremo del pene, donde – todo hay que decirlo– el calor no puede ser sentido - tan sólo el frío o el dolor).

Las personas cuya temperatura corporal asciende a 43 º C fallecen pronto a menos que la hagamos descender con urgencia. Si el cuerpo muere, el examen de sus tejidos a través del microscopio revela la sorprendente fragilidad de la química vital. Los vasos sanguíneos se desgastan y consumen el parénquima, sustancia y materia de las células, que disminuye y se transforma en una jalea.

La degeneración resulta especialmente evidente en el cerebro, cuyas células, a diferencia de muchas otras, no pueden reemplazarse.

Las células comienzan a perder su capacidad para producir calor cuando la temperatura central disminuye por debajo de los 34 ºc. Aparece entonces somnolencia y posteriormente coma.

Para sobrevivir fuera del océano, el hombre y los demás mamíferos han desarrollado unos sistemas de regulación interna que les permiten conservar un estado físico y químico semejante al del mar del que provienen.

Incluso los temblores cesan, puesto que los impulsos que los generan están suprimidos.

Por debajo de los 29 º C el hipotálamo pierde completamente su capacidad para influir en la temperatura del organismo y se desarrolla un círculo vicioso: incapaz de atraer o producir calor interno, el cuerpo pierde más y más y la situación empeora. Cuando la temperatura corporal desciende a 21 º C, la muerte suele ser inevitable.

La exposición al calor puede conducir a otro callejón sin salida. Nuestro sistema de refrigeración es lo suficientemente eficaz para que una persona aclimatada, con una saludable capacidad de transpiración y una buena provisión de agua en el cuerpo, pueda soportar varias horas de un viento seco y caliente con temperaturas de hasta 90 º C.

Sin embargo, si no hay viento o si éste es demasiado húmedo para producir la evaporación, la temperatura interna se eleva y el hipotálamo sobrecalentado pierde su poder de regular la transpiración. La temperatura del cuerpo se remonta por encima de los 43 ºc, lo que origina un golpe de calor fulminante.

Aunque los extremos ambientales pueden alterar a veces las defensas térmicas del cuerpo, estas defensas son muy eficaces y pueden enfrentarse con la mayoría de las condiciones adversas que una persona encuentra en el ambiente. Pero pueden darse también anormalidades internas mucho más amenazadoras.

EL MECANISMO DE LA FIEBRE

Existe un sinnúmero de causas que pueden desencadenar la fiebre como toxinas bacterianas, substancias liberadas por tumores y proteínas extrañas e incluso propias en la sangre. A todas estas sustancias las llamamos pirógenas, y aún no se conoce con exactitud el mecanismo a través del cual provocan la fiebre.

Algunos creen que tienen un efecto directo sobre el hipotálamo, mientras que otros piensan que dicho efecto es indirecto, producto de una interacción entre el cuerpo extraño y los glóbulos blancos de la sangre, en la cual se originaría una sustancia que sería el verdadero pirógeno. Una tercera posibilidad apunta que están implicados ambos mecanismos, directo e indirecto.

Cualquiera que sea el origen de la fiebre, su efecto es el de volver a programar el termostato hipotalámico en un nivel más elevado. En lugar de activar la producción de calor y los procesos de refrigeración alrededor de los 37 ºc, el cuerpo lo hace a uno o varios grados más.

Súbitamente, incluso si la temperatura central del paciente es normal, su termostato considera que es baja. El enfermo palidece entonces por efecto de la constricción de los vasos sanguíneos, su piel siente frío por la falta de circulación y aparecen temblores y sudoración. ¡Siente frío, aunque de hecho no lo haga!

Cuando estas medidas de producción y conservación del calor consiguen elevar la temperatura central hasta el nuevo nivel, el paciente está relativamente cómodo al menos en lo que se refiere a sus percepciones de frío y calor.

Cuando la causa de la fiebre desaparece, el nivel del termostato vuelve lentamente a la normalidad. En este proceso el paciente se siente acalorado y se desencadenan los mecanismos de refrigeración. El radiador cutáneo entra en funcionamiento, la piel se torna caliente y rosada debido a la vasodilatación, el centro de la sudoración se activa y la transpiración comienza.

Todo el cambio puede ocurrir de forma súbita y dramática. Antiguamente, los médicos de cabecera denominaban «la crisis» a este proceso, porque la fiebre surgía antes que las gotas de sudor para así indicar la victoria sobre la infección y un rápido retorno a las temperaturas normales.

Hoy en día los médicos tratan de evitar estas «crisis» con antibióticos que van a la caza de los pirógenos infecciosos y con medicamentos que alteran el termostato. La aspirina es uno de los más efectivos antipiréticos.

LOS LÍMITES DE SEGURIDAD

Aún más asombroso es que este sistema automático de control es sólo uno entre los muchos hasta ahora descubiertos – igualmente complejos e ingeniosos– que mantienen la homeostasis. La temperatura apropiada sólo es una condición previa para la vida.

También existen otros factores que actúan dentro de límites muy estrictos de seguridad, como por ejemplo la cantidad y la composición de los fluidos del cuerpo, la presión de la sangre al circular, la concentración de cientos de sustancias bioquímicas en la sangre y en los tejidos, la producción y la secreción de hormonas, etc.

En este artículo se ha descrito un mecanismo que permite controlar la temperatura por medio de un termostato biológico. Sin embargo, el organismo dispone de otros mecanismos: «barostatos» que reaccionan a la presión, «quimiostatos» sensibles a las sustancias, «osmostatos» sensibles a las fuerzas osmóticas, etc. Todos ellos son maravillosamente lógicos. Todos son automáticos, y la mayor parte del tiempo trabajan a la perfección. Sin embargo, algunas veces llegan a dañarse o son engañados por traumatismos o enfermedades, y entonces la regulación homeostática se ve amenazada.

De esa forma es como la vida se mantiene o fracasa, y esto es, en esencia, lo que constituye el absorbente estudio de la fisiología humana.