L’omeostasi e i meccanismi di feedback

Un banale raffreddore, un infarto cardiaco o una grave malattia, come un tumore, si possono definire, dal punto di vista del funzionamento del corpo, allo stesso modo: sono alterazioni dell’equilibrio interno. Qualcosa non funziona come dovrebbe e l’organismo reagisce in modo più o meno evidente e grave a seconda del danno subito dalle cellule, tessuti e organi coinvolti.
Per poter continuare a vivere, e a restare sani, in ogni istante l’ambiente interno del nostro corpo deve rimanere in equilibrio, anche se nell’ambiente esterno si verificano variazioni rilevanti. Da un punto di vista chimico e fisico, l’ambiente interno è in equilibrio quando viene mantenuto costante un insieme di valori, come la temperatura, il pH, la concentrazione delle diverse sostanze.
L’insieme dei meccanismi che garantiscono il mantenimento dell’equilibrio è chiamato omeostasi (dal greco homoios, simile e statis, stabilità).
Esempi di omeostasi sono: la regolazione dell’escrezione in relazione alla quantità di liquidi che introduciamo, la produzione di anticorpi quando siamo attaccati da microrganismi, la regolazione della temperatura corporea, le reazioni allergiche ai pollini, il rigetto dopo un trapianto.

I meccanismi di regolazione, grazie ai quali l’equilibro interno dell’organismo viene conservato, utilizzano spesso una strategia, chiamata feedback negativo.
Questa espressione “che può essere tradotta in italiano con retroazione negativa”  indica una reazione che permette di tornare alle condizioni iniziali di equilibrio che sono state alterate.
Il funzionamento di un termostato che regola la temperatura di una stanza costituisce un buon esempio per capire come funziona il meccanismo di feedback negativo. Quando la temperatura ambientale scende al di sotto di un valore prestabilito, il termostato fa partire un segnale che aziona il riscaldamento. Non appena la temperatura ha raggiunto di nuovo il valore prestabilito, il termostato spegne il riscaldamento, per riattivarlo solo quando sarà necessario.

Vediamo ora un esempio relativo al nostro corpo. Il glucosio, il carburante utilizzato dalle cellule per la respirazione cellulare, deve essere presente nella giusta quantità: nel caso di una sua carenza oppure di un suo eccesso, le cellule possono danneggiarsi. La glicemia, cioè la concentrazione del glucosio nel sangue, è regolata da un meccanismo di retroazione negativa.

Un esempio di feedback negativo: la regolazione della glicemia.
  • Quando la concentrazione del glucosio è troppo alta, viene prodotta una sostanza, chiamata insulina, che stimola la rimozione del glucosio dal sangue e fa sì che esso venga immagazzinato, sotto forma di glicogeno (nel fegato e nei muscoli) e di grasso.
  • Quando la concentrazione del glucosio è troppo bassa, viene prodotto un altro messaggero chimico, il glucagone, che stimola il fegato, i muscoli e i tessuti adiposi a “smontare” il glicogeno e a demolire i grassi liberando glucosio nel sangue.

Esistono anche meccanismi di retroazione positiva (o feedback positivo), in cui l’organismo reagisce con un’azione che va nello stesso senso dello stimolo, producendo cioè un rinforzo dello stimolo stesso. Un’esempio di retroazione positiva sono le contrazioni dell’utero durante il parto: quando l’utero si contrae, le contrazioni muscolari provocano il rilascio di ossitocina, una sostanza che fa aumentare le contrazioni che a loro volta innescano il rilascio di altra ossitocina, e così via fino all’espulsione del bambino.