El medio 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 .
Claude Bernard utilizó la frase francesa milieu intérieur (entorno interno en español) en varias obras desde 1854 hasta su muerte en 1878. Lo más probable es que la haya adoptado del histólogo Charles Robin , quien había empleado la frase "milieu de l'intérieur" como sinónimo de la antigua idea hipocrática de los humores . Bernard se interesó inicialmente sólo por el papel de la sangre, pero más tarde 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 son a cada instante compensadas y equilibradas... Todos los mecanismos vitales, por variados que sean, tienen siempre un mismo fin, mantener la uniformidad de las condiciones de vida en el medio interno... La estabilidad del medio interno es la condición de la vida libre e independiente. [4]
El trabajo de Bernard sobre el entorno interno de regulación fue respaldado por el trabajo que se realizó en Alemania en la misma época. Mientras Rudolf Virchow se centró en la célula, otros, como Carl von Rokitansky (1804-1878) continuaron estudiando la patología humoral, en particular la cuestión de la microcirculación . Von Rokitansky sugirió que la enfermedad se originaba en un daño a esta vital microcirculación 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 llamó la 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 nerviosos hormonal y autónomo y vio en ellas un sistema complejo de regulación para el cuerpo en su conjunto y para el funcionamiento celular, al que denominó el regulador fundamental ( das System der Grundregulation ). [5]
Bernard creó su concepto para reemplazar la antigua idea de las fuerzas vitales con la de un proceso mecanicista en el cual la fisiología del cuerpo estaba regulada a través de múltiples retroalimentaciones de ajuste de equilibrio mecánico. [6] La noción posterior de homeostasis de Walter Cannon (aunque también mecanicista) carecía de esta preocupación, e incluso fue defendida en el contexto de nociones antiguas como vis medicatrix naturae . [6]
Cannon, en contraste con Bernard, veía la autorregulación del cuerpo como un requisito para el surgimiento evolutivo y el ejercicio de la inteligencia, y además situaba la idea en un contexto político: "¿Qué corresponde en una nación al ambiente interno del cuerpo? El análogo más cercano parece ser todo el intrincado sistema de producción y distribución de mercancías". [7] Sugería, como analogía a la propia capacidad del cuerpo para asegurar la estabilidad interna, que la sociedad debería preservarse a sí misma con una burocracia tecnocrática, la "biocracia". [6]
Se ha señalado que la idea del medio interior llevó a Norbert Wiener a la noción de que la cibernética y la retroalimentación negativa crean autorregulación en el sistema nervioso y en máquinas no vivientes, y que "hoy en día, la cibernética, una formalización de la hipótesis de constancia de Bernard, es vista como uno de los antecedentes críticos de la ciencia cognitiva contemporánea". [3]
La idea de Bernard fue ignorada inicialmente en el siglo XIX, a pesar de que Bernard era 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 interior solo se volvieron centrales para la comprensión de la fisiología en la primera parte del siglo XX. [3] Fue solo con Joseph Barcroft , Lawrence J. Henderson y, particularmente, Walter Cannon y su idea de la homeostasis , que recibió su actual reconocimiento y estatus. [6] La actual 15.ª edición la señala como la idea más importante de Bernard.
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 Bernard del medio interno también ha conducido a una importante investigación sobre el sistema de comunicación que permite la dinámica compleja de la homeostasis. [8]
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 el trabajo anterior de Moglich y Schon (1938) [9] y Jordan (1938) [10] sobre los mecanismos no electrolíticos de transferencia de carga en sistemas vivos. Esto fue explorado y promovido más a fondo por Szent-Györgyi en 1941 en una Conferencia Conmemorativa Koranyi en Budapest, publicada tanto en Science como en Nature , en la que propuso que las proteínas son semiconductores y capaces de una rápida transferencia de electrones libres dentro de un organismo. Esta idea fue recibida con escepticismo, pero ahora se acepta generalmente que la mayoría, si no todas, las partes de la matriz extracelular tienen propiedades semiconductoras. [11] [12] La Conferencia Koranyi desencadenó una creciente industria de la electrónica molecular, utilizando semiconductores biomoleculares en circuitos nanoelectrónicos .
En 1988, Szent-Györgyi afirmó que "las moléculas no tienen que tocarse entre sí para interactuar. La energía puede fluir a través del campo electromagnético" que "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 un agua estructurada que proporciona estabilidad para el funcionamiento metabólico y también está relacionada con el colágeno, la proteína principal de la matriz extracelular [13] y del ADN. [14] [15] El agua estructurada puede formar canales de flujo de energía para los protones (a diferencia de los electrones que fluyen a través de la estructura de la proteína para crear bioelectricidad ). Mitchell (1976) se refiere a estos flujos como "proticidad". [16]
En Alemania, durante el último medio siglo, también se ha trabajado en el sistema de comunicación interna, en particular en su relación con el sistema fundamental. Este trabajo ha llevado a caracterizar el sistema fundamental o la interacción de la matriz extracelular con el sistema celular como un "sistema regulador fundamental", considerando que en él se encuentra la clave de la homeostasis, un sistema de comunicación y apoyo a nivel corporal, vital para todas las funciones. [5]
En 1953, el médico y científico alemán Reinhold Voll descubrió que los puntos utilizados en acupuntura tenían propiedades eléctricas diferentes a las de la piel circundante, es decir, una resistencia menor. Voll descubrió además que la medición de las resistencias en los puntos proporcionaba indicaciones valiosas sobre el estado de los órganos internos. El Dr. Alfred Pischinger, el creador del concepto de "sistema de regulación fundamental", así como los Dres. Helmut Schimmel y Hartmut Heine, realizaron investigaciones adicionales utilizando el método de detección electrodérmica de Voll. Esta investigación adicional reveló que el gen no es tanto el controlador sino el depósito de planos sobre cómo deberían 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, a menudo también llamado matriz extracelular. Esta sustancia fundamental está formada por una 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] [ ¿ fuente poco confiable? ]
La sustancia fundamental, según la investigación alemana, determina lo que 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, a la capacidad de generar rápidamente nuevas sustancias de este tipo y a su alta interconexión. Esto crea una redundancia que hace posible 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 de corto plazo" de respuesta rápida de la sustancia fundamental. Sin esta capacidad lábil, el sistema pasaría rápidamente a un equilibrio energético, lo que traería inactividad y muerte . [17]
Para su supervivencia bioquímica, cada organismo requiere la capacidad de construir, destruir y reconstruir rápidamente los constituyentes de la sustancia fundamental. [17]
Entre las moléculas que forman la sustancia fundamental existen superficies mínimas de energía potencial . La carga y descarga de los materiales de la sustancia fundamental provocan «oscilaciones de biocampo» (campos de fotones). La interferencia de estos campos crea túneles de corta duración (de 10–9 a 10–5 segundos) a través de la sustancia fundamental. A través de estos túneles, con forma de agujero en una rosquilla, las sustancias químicas de gran tamaño pueden pasar 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 ordenadoras de energía en el cuerpo son creadas por la sustancia fundamental, como el colágeno , que no sólo conduce energía sino que la genera, debido a sus propiedades piezoeléctricas.
Al igual que el cristal de cuarzo, el colágeno de la sustancia fundamental y de los tejidos conectivos más estables ( fascia , tendones , huesos , etc.) transforma 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 básica está desequilibrada, aumenta la probabilidad de enfermedad crónica. Las investigaciones de Heine indican que los traumas emocionales no resueltos liberan una sustancia neurotransmisora , la P , que hace que el colágeno adopte una estructura hexagonal más ordenada que su estructura habitual, desequilibrando la sustancia básica, lo que él llama una "cicatriz emocional", lo que proporciona "una importante verificación científica de que las enfermedades pueden tener causas psicológicas". [17] (véase también Bruce Lipton )
Si bien el trabajo inicial para identificar la importancia del sistema regulador fundamental se realizó en Alemania, trabajos más recientes que examinan las implicaciones de la comunicación inter e intracelular a través de la matriz extracelular se han llevado a cabo en los EE. UU. y en otros lugares. [ aclaración necesaria ]
La continuidad estructural entre los componentes extracelulares , esqueléticos y nucleares fue analizada por Hay, [18] Berezny et al. [19] y Oschman. [20] Históricamente, estos elementos han sido denominados sustancias fundamentales y, debido a su continuidad, actúan para formar un sistema complejo e interconectado que llega a todas las partes del cuerpo y entra en contacto con ellas. Incluso en 1851 se reconoció que los sistemas nervioso y sanguíneo no se conectan directamente con la célula, sino que están mediados por y a través de una matriz extracelular. [21]
Investigaciones recientes sobre las cargas eléctricas de los diversos componentes glicol-proteicos 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.
A partir de consideraciones termodinámicas , energéticas y geométricas, se considera que las moléculas de la sustancia fundamental forman superficies físicas y eléctricas mínimas, de modo que, basándose en las matemáticas de las superficies mínimas, cambios minúsculos pueden conducir a cambios significativos en áreas distantes de la sustancia fundamental. [24] Se considera que este descubrimiento tiene implicaciones para muchos procesos fisiológicos y bioquímicos , incluido 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 las 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 un cierto nivel, la transferencia de electrones comenzará a disminuir en lugar de acelerarse (Marcus, 1999) [30] y recibió un 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 de electrones vectorial puede ser mayor cuanto menor sea el potencial, como en los sistemas vivos .
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