El ambiente interno (o milieu intérieur en francés ; pronunciación francesa: [ mi.ljø ɛ̃.te.ʁjœʁ ] ) fue un concepto desarrollado por Claude Bernard , [ 1 ] [ 2 ] un fisiólogo francés del siglo XIX, para describir el líquido intersticial y su capacidad fisiológica para asegurar la estabilidad protectora de los tejidos y órganos de los organismos multicelulares .
Etimología
Claude Bernard utilizó la expresión francesa milieu intérieur (ambiente interno) en varias obras desde 1854 hasta su muerte en 1878. Probablemente la adoptó del histólogo Charles Robin , quien había empleado la expresión "milieu de l'intérieur" como sinónimo de la antigua idea hipocrática de los humores . Inicialmente, Bernard solo se preocupaba por el papel de la sangre, pero posteriormente incluyó el de todo el cuerpo para garantizar esta estabilidad interna. [ 3 ] Resumió su idea de la siguiente manera:
La fijeza del medio supone una perfección del organismo tal que las variaciones externas se compensan y equilibran en cada instante... Todos los mecanismos vitales, por muy variados que sean, tienen siempre un objetivo: mantener la uniformidad de las condiciones de vida en el medio interno... La estabilidad del medio interno es la condición para una vida libre e independiente. [ 4 ]
El trabajo de Bernard sobre el entorno interno de regulación fue respaldado por investigaciones realizadas simultáneamente en Alemania. Mientras que Rudolf Virchow se centró en la célula, otros, como Carl von Rokitansky (1804-1878), continuaron estudiando la patología humoral, en particular la microcirculación . Von Rokitansky sugirió que la enfermedad se originaba en el daño a esta microcirculación vital o sistema interno de comunicación. Hans Eppinger (1879-1946), profesor de medicina interna en Viena, desarrolló aún más el punto de vista de von Rokitansky y demostró que cada célula requiere un entorno adecuado, al que denominó sustancia fundamental, para una microcirculación exitosa. Este trabajo de los científicos alemanes fue continuado en el siglo XX por Alfred Pischinger (1899-1982), quien definió las conexiones entre la sustancia fundamental o matriz extracelular y los sistemas hormonal y nervioso autónomo, y vio en ello un complejo sistema de regulación para el organismo en su conjunto y para el funcionamiento celular, al que denominó sistema regulador fundamental ( das System der Grundregulation ). [ 5 ]
Historia
Bernard creó su concepto para reemplazar la antigua idea de fuerzas vitales con la de un proceso mecanicista en el que la fisiología del cuerpo se regulaba mediante múltiples retroalimentaciones de ajuste del equilibrio mecánico. [ 6 ] La noción posterior de homeostasis de Walter Cannon (si bien también mecanicista) carecía de esta preocupación, e incluso se defendió en el contexto de nociones tan antiguas como vis medicatrix naturae . [ 6 ]
Cannon, a diferencia de Bernard, consideraba la autorregulación del cuerpo como un requisito para el surgimiento y el ejercicio evolutivo de la inteligencia, y además situó la idea en un contexto político: "¿Qué corresponde en una nación al entorno interno del cuerpo? El análogo más cercano parece ser todo el intrincado sistema de producción y distribución de mercancías". [ 7 ] Sugirió, como analogía de la propia capacidad del cuerpo para garantizar la estabilidad interna, que la sociedad debería preservarse mediante una burocracia tecnocrática, una "biocracia". [ 6 ]
Se ha señalado que la idea de milieu intérieur llevó a Norbert Wiener a la noción de cibernética y retroalimentación negativa que crea autorregulación en el sistema nervioso y en máquinas inanimadas, y que "hoy en día, la cibernética, una formalización de la hipótesis de constancia de Bernard, se considera uno de los antecedentes críticos de la ciencia cognitiva contemporánea". [ 3 ]
Recepción temprana
La idea de Bernard fue inicialmente ignorada en el siglo XIX. Esto sucedió a pesar de que Bernard fue altamente honrado como el fundador de la fisiología moderna (de hecho, recibió el primer funeral de Estado francés para un científico). Incluso la edición de 1911 de la Encyclopædia Britannica no la menciona. Sus ideas sobre el medio interno solo se volvieron centrales para la comprensión de la fisiología a principios del siglo XX. [ 3 ] Fue solo con Joseph Barcroft , Lawrence J. Henderson y, particularmente, Walter Cannon y su idea de homeostasis , que obtuvo su reconocimiento y estatus actuales. [ 6 ] La actual 15.ª edición la señala como la idea más importante de Bernard.
Idea de comunicación interna
Además de proporcionar la base para comprender la fisiología interna en términos de la interdependencia de la matriz celular y extracelular o sistema fundamental, el fructífero concepto de milieu intérieur de Bernard también ha dado lugar a importantes investigaciones sobre el sistema de comunicación que permite la compleja dinámica de la homeostasis. [ 8 ]
Obra de Szent-Györgyi
El trabajo inicial fue realizado por Albert Szent-Györgyi, quien concluyó que la comunicación orgánica no podía explicarse únicamente por las colisiones aleatorias de moléculas y estudió los campos de energía, así como el tejido conectivo. Conocía trabajos previos de Moglich y Schon (1938) [ 9 ] y Jordan (1938) [ 10 ] sobre mecanismos no electrolíticos de transferencia de carga en sistemas vivos. Szent-Györgyi profundizó en este tema en 1941, durante una Conferencia en Memoria de Koranyi en Budapest, publicada en Science y Nature , donde propuso que las proteínas son semiconductores y capaces de transferir rápidamente electrones libres dentro de un organismo. Esta idea fue recibida con escepticismo, pero actualmente se acepta que la mayoría, si no todas, las partes de la matriz extracelular poseen propiedades semiconductoras. [ 11 ] [ 12 ] La Conferencia Koranyi impulsó una creciente industria de electrónica molecular, que utiliza semiconductores biomoleculares en circuitos nanoelectrónicos .
En 1988, Szent-Györgyi afirmó que «las moléculas no necesitan tocarse para interactuar. La energía puede fluir a través del campo electromagnético», el cual, junto con el agua, forma la matriz de la vida. Esta agua también está relacionada con las superficies de las proteínas, el ADN y todas las moléculas vivas en la matriz. Se trata de agua estructurada que proporciona estabilidad para el funcionamiento metabólico y que también está relacionada con el colágeno, la principal proteína de la matriz extracelular [ 13 ] y del ADN [ 14 ] [ 15 ] . El agua estructurada puede formar canales de flujo de energía para protones (a diferencia de los electrones que fluyen a través de la estructura proteica para generar bioelectricidad ). Mitchell (1976) se refiere a este flujo como «proticidad» [ 16 ] .
Trabajar en Alemania
En Alemania, durante el último medio siglo, el trabajo también se ha centrado en el sistema de comunicación interna, en particular en lo que respecta al sistema basal. Este trabajo ha llevado a la caracterización del sistema basal o la interacción de la matriz extracelular con el sistema celular como un «sistema regulador basal», considerando en él la clave de la homeostasis, un sistema de comunicación y soporte corporal, vital para todas las funciones. [ 5 ]
En 1953, el médico y científico alemán Reinhold Voll descubrió que los puntos utilizados en acupuntura presentaban propiedades eléctricas diferentes a las de la piel circundante, concretamente una menor resistencia. Voll también descubrió que la medición de las resistencias en estos puntos proporcionaba información valiosa sobre el estado de los órganos internos. El Dr. Alfred Pischinger, creador del concepto de «sistema de regulación fundamental», así como los doctores Helmut Schimmel y Hartmut Heine, continuaron sus investigaciones utilizando el método de cribado electrodérmico de Voll. Estas investigaciones revelaron que el gen no es tanto el controlador, sino el repositorio de planos sobre cómo deben funcionar las células y los sistemas superiores, y que la regulación real de las actividades biológicas (véase Biología celular epigenética ) reside en un «sistema de regulación fundamental». Este sistema se basa en la sustancia fundamental, un tejido conectivo complejo entre todas las células, también llamado matriz extracelular. Esta sustancia fundamental está compuesta por sustancia fundamental «amorfa» y «estructural». El primero es "un gel transparente, semifluido, producido y mantenido por las células fibroblastos de los tejidos conectivos ", que consiste en complejos de azúcar-proteína altamente polimerizados . [ 17 ]
Según investigaciones alemanas, la sustancia fundamental determina qué entra y sale de la célula y mantiene la homeostasis, lo que requiere un sistema de comunicación rápido para responder a señales complejas (véase también Bruce Lipton ).
Esto es posible gracias a la diversidad de estructuras moleculares de los polímeros de azúcar de la sustancia fundamental, la capacidad de generar rápidamente nuevas sustancias de este tipo y su alta interconexión. Esto crea una redundancia que posibilita la oscilación controlada de valores por encima y por debajo de la homeostasis dinámica presente en todos los seres vivos. Se trata de una especie de memoria a corto plazo de respuesta rápida de la sustancia fundamental. Sin esta capacidad lábil, el sistema tendería rápidamente a un equilibrio energético, lo que provocaría inactividad y muerte . [ 17 ]
Para su supervivencia bioquímica, todo organismo requiere la capacidad de construir, destruir y reconstruir rápidamente los constituyentes de la sustancia fundamental. [ 17 ]
Entre las moléculas que componen la sustancia fundamental existen superficies mínimas de energía potencial . La carga y descarga de los materiales de la sustancia fundamental provocan oscilaciones del biocampo (campos de fotones). La interferencia de estos campos crea túneles efímeros (de 10⁻⁹ a hasta 10⁻⁵ segundos) a través de la sustancia fundamental. Mediante estos túneles, con forma de agujero en una rosquilla, grandes compuestos químicos pueden desplazarse desde los capilares a través de la sustancia fundamental hasta las células funcionales de los órganos y viceversa. Todos los procesos metabólicos dependen de este mecanismo de transporte. [ 17 ]
Las principales estructuras energéticas que organizan el cuerpo son creadas por la sustancia fundamental, como el colágeno , que no solo conduce energía sino que también la genera, debido a sus propiedades piezoeléctricas.
Al igual que el cristal de cuarzo, el colágeno en la sustancia fundamental y los tejidos conectivos más estables ( fascia , tendones , huesos , etc.) transforman la energía mecánica (presión, torsión, estiramiento) en energía electromagnética , que luego resuena a través de la sustancia fundamental (Athenstaedt, 1974). Sin embargo, si la sustancia fundamental está químicamente desequilibrada, la energía que resuena a través del cuerpo pierde coherencia. [ 17 ]
Esto es lo que ocurre en la respuesta de adaptación descrita por Hans Selye . Cuando la regulación fundamental está desequilibrada, aumenta la probabilidad de padecer enfermedades crónicas. La investigación de Heine indica que los traumas emocionales no resueltos liberan un neurotransmisor, la sustancia P, que provoca que el colágeno adopte una estructura hexagonal más ordenada que su estructura habitual, desequilibrando así la sustancia fundamental. Heine denomina a esto una «cicatriz emocional», lo que constituye una importante verificación científica de que las enfermedades pueden tener causas psicológicas. [ 17 ] (véase también Bruce Lipton )
Trabajar en Estados Unidos
Si bien el trabajo inicial para identificar la importancia del sistema regulador terrestre se realizó en Alemania, los trabajos más recientes que examinan las implicaciones de la comunicación intercelular e intracelular a través de la matriz extracelular se han llevado a cabo en los EE. UU. y en otros lugares.
Hay, [ 18 ] Berezny et al. [ 19 ] y Oschman. [ 20 ] Históricamente, estos elementos se han denominado sustancias fundamentales y, debido a su continuidad, actúan para formar un sistema complejo e interconectado que llega a todas las partes del cuerpo y las pone en contacto con ellas. Ya en 1851 se reconoció que los sistemas nervioso y sanguíneo no se conectan directamente a la célula, sino que están mediados por una matriz extracelular. [ 21 ]
Investigaciones recientes sobre las cargas eléctricas de los diversos componentes glicoproteicos de la matriz extracelular muestran que, debido a la alta densidad de cargas negativas en los glicosaminoglicanos (proporcionadas por los grupos sulfato y carboxilato de los residuos de ácido urónico), la matriz es un extenso sistema redox capaz de absorber y donar electrones en cualquier punto. [ 22 ] Esta función de transferencia de electrones llega al interior de las células, ya que la matriz citoplasmática también está fuertemente cargada negativamente. [ 23 ] Toda la matriz extracelular y celular funciona como un sistema de almacenamiento biofísico o acumulador de carga eléctrica.
Desde una perspectiva termodinámica , energética y geométrica, se considera que las moléculas de la sustancia fundamental forman superficies físicas y eléctricas mínimas, de modo que, según las matemáticas de las superficies mínimas, cambios minúsculos pueden provocar cambios significativos en áreas distantes de la sustancia fundamental. [ 24 ] Se considera que este descubrimiento tiene implicaciones para muchos procesos fisiológicos y bioquímicos , incluyendo el transporte de membrana , las interacciones antígeno-anticuerpo , la síntesis de proteínas , las reacciones de oxidación , las interacciones actina-miosina y las transformaciones de sol a gel en polisacáridos . [ 25 ]
Una descripción del proceso de transferencia de carga en la matriz es: "transporte de electrones altamente vectorial a lo largo de vías de biopolímeros ". [ 26 ] Otros mecanismos implican nubes de carga negativa creadas alrededor de los proteoglicanos en la matriz. También hay complejos de transferencia de carga solubles y móviles en células y tejidos (por ejemplo, Slifkin, 1971; [ 27 ] Gutman, 1978; [ 28 ] Mattay, 1994 [ 29 ] ).
Rudolph A. Marcus, del Instituto Tecnológico de California, descubrió que cuando la fuerza impulsora aumenta más allá de cierto nivel, la transferencia de electrones comienza a ralentizarse en lugar de acelerarse (Marcus, 1999) [ 30 ] y recibió el Premio Nobel de Química en 1992 por esta contribución a la teoría de las reacciones de transferencia de electrones en sistemas químicos. La implicación del trabajo es que un proceso de transporte vectorial de electrones puede ser mayor cuanto menor sea el potencial, como en los sistemas vivos .
Notas
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