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Mecanismo de retorno

Última atualização em 19 de agosto de 2022

Definição

Um mecanismo de feedback é um sistema regulatório fisiológico que retorna o corpo a um estado interno normal (homeostase) ou, menos comumente, traz um sistema interno mais longe da homeostase. Existem dois mecanismos – negativos e positivos. Estes agem por meio de vias nervosas ou produtos químicos, como hormônios, para causar um efeito estimulador ou inibitório. Os mecanismos de feedback também são encontrados nos ecossistemas.

O que é mecanismo de feedback?

Na biologia, um mecanismo de feedback é um loop fisiológico que traz o corpo para ou para longe do estado estacionário normal. O mecanismo de feedback, também chamado de loop de feedback, amplifica uma certa via biológica ou a inibe. Essas vias geralmente retornam o corpo à homeostase. Um estado homeostático refere -se ao estado estável do ambiente interno dos organismos.

Os sistemas de feedback positivo e negativo requerem três componentes para ajustar as vias fisiológicas específicas:

  • Receptor: (ou sensor) recebe informações e envia isso para o centro de controle.
  • Centro de Controle: (ou avaliador) Processa as informações do receptor e estimula o efetor.
  • Efetor: realiza um efeito estimulador ou inibitório de acordo com as instruções do centro de controle.

Os sinais podem ser enviados através de vias nervosas (potenciais de ação e neurotransmissores) ou através de sinais químicos (mais comumente, hormônios).

Quando falamos sobre fisiologia, geralmente estamos discutindo a homeostase em diferentes sistemas. O corpo se esforça para produzir um ambiente interno constante. Ele precisa dessa estabilidade para funcionar em um nível ideal.

Se estivermos assustados com alguma coisa, a frequência cardíaca aumenta e o sangue corre para os órgãos e músculos vitais para nos preparar para escapar. Em um certo ponto, o corpo deve retornar à homeostase. Não é saudável permanecer neste estado excitável por longos períodos de tempo. A maioria dos mecanismos de feedback – negativos – trabalha para trazer o corpo de volta à homeostase.

A homeostase pode ser afetada por muitas coisas. Toxinas em nosso ambiente, o que comemos, nosso estado de espírito, como somos saudáveis, a composição do nosso DNA e os efeitos da medicação e das drogas recreativas. Qualquer um deles pode nos afetar em um nível celular (receptor, centro de controle ou efetor) e causar anormalidades do mecanismo de feedback.

Como alternativa, também encontramos mecanismos de feedback em nosso ambiente. Um ecossistema que suporta uma população de coelhos pode, por exemplo, apoiar os requisitos alimentares de três aves de rapina. Se essa população de coelhos for significativamente reduzida através da doença, ela não poderá mais suportar tantos predadores. Uma ou duas aves de rapina devem seguir em frente para encontrar outras fontes de alimentos ou morrer de fome. Uma vez que a população de coelhos retorne ao normal, ela pode mais uma vez apoiar várias aves de rapina. Se a população de coelhos continuar aumentando, outros predadores podem se mudar para esse ecossistema. Nesse caso, a relação predador e presa mais saudável é o equivalente à homeostase.

Mecanismos de feedback de circuito aberto e fechado

Em um mecanismo de feedback de malha aberta, as etapas regulatórias são relativamente simples. A entrada dos receptores chega ao centro de controle e, após o processamento, esse centro de controle específico envia sinais para células efetoras associadas.

Em um mecanismo de circuito fechado, uma estrutura adicional está em ação. Isso mede continuamente a saída do efetor e comunica essas informações diretamente às unidades do receptor. A estrutura extra – o comparador – afetará, portanto, quais informações chegam ao centro de controle.

Um bom exemplo de um mecanismo de feedback de circuito fechado é a termorregulação dos mamíferos. Na regulação da temperatura corporal, o comparador está localizado no hipotálamo. Como comparador, essa pequena área foi informada de qual deve ser a temperatura corporal normal.

Os termorreceptores em todo o corpo estão enviando informações continuamente por meio de impulsos nervosos para outra área do hipotálamo. Esta área é o centro de controle termorregulatório. Os receptores detectam alterações nas variáveis de temperatura. Quando as anormalidades são encontradas nessas variáveis, os receptores naquela parte do corpo enviam sinais de alerta ao hipotálamo. O centro de controle enviará sinais nervosos e/ou químicos para os efetores termorregulatórios. Esses efetores são encontrados principalmente nas paredes da tireóide, vasos sanguíneos e músculos esqueléticos.

Quando estamos muito frios, ficamos pálidos e arrepiados. Nosso metabolismo acelera (estimulado pelo hormônio da tireóide) à medida que as maiores taxas de metabolismo produzem calor extra. Os vasos sanguíneos próximos à pele se contraem para reduzir a perda de calor ao ambiente externo. Os cabelos em nossos braços se levantam e adicione uma camada extra de isolamento. Contrações musculares geram calor adicional. Estes são todos os resultados de um mecanismo de feedback negativo; O corpo está tentando retornar a um valor alvo de 98,6 ° F (37 ° C).

Quando estamos muito quentes, ficamos corados e letárgicos, e suamos. Os vasos sanguíneos periféricos se dilatam para aumentar sua área de superfície e, portanto, permitir que o calor corporal seja perdido para o ambiente externo. São produzidos níveis mais baixos de hormônio da tireóide que retardam a taxa metabólica e reduzem a produção de calor dentro do corpo. O suor esfria o corpo. Este também é um mecanismo de feedback negativo que tenta trazer a temperatura corporal de volta a um nível normal.

Não queremos um sistema de feedback positivo para controle de temperatura. Trazer intencionalmente a temperatura corporal central para fora da faixa homeostática pode ser fatal. O único exemplo de um mecanismo de feedback positivo em termos de termorregulação ocorre durante febre extremamente alta ou quando somos expostos por longos períodos a temperaturas externas de 109 ° F e acima. Tais altas temperaturas aumentam a taxa metabólica em vez de diminuí -la; Isso aumenta ainda mais a produção interna de calor. Nesse ponto, o calor do corpo continuará subindo até que uma temperatura fatal seja atingida – cerca de 113 ° F.

Sem o comparador, o mecanismo termorregulatório acima seria um circuito aberto. No entanto, o comparador faz da termorregulação um sistema de circuito fechado. Em vez de confiar apenas nos termorreceptores, uma parte diferente do hipotálamo compara constantemente os dados do receptor e efetor com seus valores normais de temperatura corporal programados. Isso significa que a temperatura corporal está sempre sendo monitorada – afinal, os sistemas mais críticos do corpo dependem dele.

Mecanismo de feedback positivo

Um loop de mecanismo de feedback positivo é um caminho que causa um efeito que excede muito além do estado da homeostase. Amplifica parte de um sistema fisiológico que já está fora da faixa homeostática. Muito poucos loops positivos existem em comparação com os negativos.

Loops de feedback positivo, assim como as formas negativas, requerem a combinação de receptor, centro de controle e efetor. Eles tentam afastar o corpo do estado estacionário da homeostase. Exemplos de mecanismo de feedback positivo podem ser encontrados posteriormente.

Mecanismo de feedback negativo

Um mecanismo de feedback negativo não pode ser visto como o oposto de um positivo. Um mecanismo de feedback positivo traz o corpo mais fora da gama de homeostase. Isso pode ser um efeito estimulador ou inibitório. O que importa aqui é que a direção do efeito se afasta da faixa homeostática.

O mecanismo de feedback negativo, por outro lado, traz o corpo de volta à faixa homeostática. É, portanto, mais comum do que um loop de feedback positivo. Novamente, os efeitos estimuladores e inibitórios podem ser implementados para trazer o corpo de volta a um estado normal. Por exemplo, quando estamos muito quentes, é produzido menos hormônio da tireóide. A produção de hormônios da tireóide é inibida para trazer a temperatura corporal de volta à faixa normal como parte de um mecanismo de feedback negativo. Quando estamos muito frios, a produção de hormônios da tireóide é estimulada para aumentar a temperatura corporal – e esse também é um mecanismo de feedback negativo.

Exemplos de mecanismo de feedback

Existem milhares de exemplos de mecanismo de feedback para escolher no mundo da biologia. Já vimos a termorregulação e um ecossistema simples. A maioria são exemplos de mecanismo de feedback negativo, pois esse é o tipo mais comum.

Pense em qualquer parte do corpo e você poderá encontrar um loop de feedback em jogo. A regulação do açúcar no sangue em um indivíduo saudável é controlada por dois hormônios:

  • Insulina: diminui a concentração de glicose no sangue
  • Glucagon: aumenta a concentração de glicose no sangue

Depois de comer, níveis mais altos de glicose no sangue são detectados por células beta (receptores) no pâncreas. O pâncreas (centro de controle) produz insulina. Esse mensageiro hormonal diz ao efetor (o fígado) para armazenar excesso de glicose no sangue na forma de glicogênio – um exemplo de um loop de feedback negativo que retorna glicose no sangue alto aos níveis normais.

Se não comemos há muito tempo, a glicose no sangue se torna menor que os valores de faixa normal. As células alfa (receptores) no pâncreas enviam sinais que são processados em outras áreas do pâncreas (centro de controle). É tomada uma decisão para enviar um sinal químico na forma de glucagon para o fígado (efetor). O fígado responde quebrando suas lojas de glucagon e fabricando glicose. Isso traz uma medição de glicose no sangue baixa para os níveis normais. Outro loop de feedback negativo.

Os mecanismos de feedback positivo geralmente são prejudiciais, pois intencionalmente trazem o ambiente interno ainda mais longe da homeostase. As células cancerígenas produzem proteínas que iniciam loops de feedback positivo e contribuem para a formação de tumores. Eles fazem isso prolongando a vida útil das células muito além de sua vida útil normal (homeostática).

Um bom exemplo de um mecanismo de feedback positivo seria a tempestade de citocinas. A doença do coronavírus é conhecida por produzir esse efeito inflamatório excessivo em humanos. A produção excessiva de citocinas como uma resposta inflamatória ao vírus pode levar a falha e morte de vários órgãos. Um aumento progressivo dos efeitos inflamatórios que leva o corpo ainda mais fora da norma homeostática faz disso um mecanismo de feedback positivo.

Um exemplo de mecanismo de feedback positivo mais “positivo”, encontrado no trabalho de parto e parto; particularmente a produção contínua de ocitocina enquanto o bebê empurra no colo do útero e viaja pelo canal do nascimento. Os receptores neste caso são células sensoriais no útero e no canal de nascimento; O centro de controle é a glândula pituitária. A glândula pituitária libera a ocitocina como mensageiro químico (hormônio) que diz ao útero (efetor) para se contratar mais fortemente. Quando o corpo feminino está na homeostase, o útero não se contrai. Este é, portanto, um bom exemplo de loop de feedback positivo.

Bibliografia

Aparecer esconder

Barrett KE, Barman SM, Yuan J, Brooks HL. (2019). Revisão de Ganong sobre fisiologia médica, vigésima sexta edição. Nova York, McGraw Hill Professional. Zdanowicz mm. (2003). Itens essenciais da fisiopatologia para farmácia. Florida, CRC Press.

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  • Zdanowicz mm. (2003). Itens essenciais da fisiopatologia para farmácia. Florida, CRC Press.

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