El mantenimiento de la vida precisa unas condiciones fisicoquímicas específicas. A lo largo de la evolución zoológica, la conquista de biotopos cuyas condiciones están en perpetua variación, ha exigido a los seres vivos la capacidad de aislarse de las variaciones del medio externo.

La respuesta fisiológica a este apremio ha sido el desarrollo de un medio interno estable, cuyo concepto fue introducido por Claude Bernard en 1865: «Entre los seres vivos desarrollados, hay por lo menos dos medios que se han de tener en cuenta: el medio exterior o extraorgánico, y el medio interno o intraorgánico (...) Es el medio interno de los seres vivos el que está en relación inmediata con las manifestaciones vitales normales o patológicas de los elementos orgánicos (...) Todos los mecanismos vitales, por variados que sean, no tienen siempre más que un principio: mantener la unidad de las condiciones de la vida en el medio interno». Bernard considera que «la fijeza del medio interno es la condición para una vida libre, independiente» y que ésta «supone un perfeccionamiento tal del organismo, que las variaciones externas están en cada momento compensadas y equilibradas». Aparte de las conclusiones médicas erróneas que sacó, estas bases constituyen una constante en fisiología.

A diferencia de un sistema en equilibrio termodinámico sometido a las leyes del entorno, el ser vivo resiste estas variaciones y presenta estados estabilizados por fenómenos de transporte de materia y de energía, fenómenos disipativos que permiten al organismo mantener estable su entropía. En 1929, el fisiólogo W.B. Cannon propuso en Wisdom of the body el término de homeostasis para referirse al mantenimiento del medio interno en un estado estable, independiente de fluctuaciones externas:

«Los seres superiores constituyen un sistema abierto que presenta numerosas relaciones con el entorno. Las modificaciones del medio desencadenan reacciones en el sistema o lo afectan directamente, dando lugar a perturbaciones internas de éste. Tales perturbaciones son normalmente mantenidas en límites estrechos porque unos ajustes automáticos que sobrevienen en el interior del sistema entran en acción, evitándose de esa manera amplias oscilaciones. Las reacciones fisiológicas coordinadas que mantienen la mayoría de los estados estacionarios del cuerpo, son tan complejas y específicas de los organismos vivos, que se ha sugerido el término de homeostasis».

Actualmente, la descripción de los fenómenos de regulación utiliza conceptos matemáticos derivados de teorías de la información y de la cibernética, concepto y término creados por Wiener en los años 40: «Para controlar una acción orientada hacia una meta, la circulación de la información debe formar un circuito cerrado en el cual el sistema evalúa a cada instante las consecuencias de sus acciones, calcula la diferencia entre la meta y el resultado actual, y corrige esta diferencia utilizando los resultados pasados para alcanzar la meta».

El modelo cibernético consiste en aplicar estos mecanismos de retroalimentación en la fisiología de los sistemas que participan en la homeostasis: regulación de la temperatura corporal, equilibrio ácido-básico hidroelectrolítico, regulación de la glicemia, regulación de las hormonas, etc.

En 1985, Jack Baillet, en la Encyclopedia Universalis, tomo IX, dice sobre la homeostasis: «El sistema biológico no sólo es una estructura espacio-temporal actual. Existe una historicidad biológica (...) El sistema biológico tiende a mantener las condiciones óptimas de su funcionamiento».

Esquemáticamente, se puede considerar el medio interno como formado por un conjunto de líquidos que circulan y rodean las células. El compartimento extracelular constituye el 33% del agua total del organismo, lo que equivale al 20% del peso del cuerpo y aproximadamente 15 litros. Está repartido en:

• líquido intersticial, que ocupa los espacios intercelulares: 20 % del agua total, lo que equivale al 12% del peso corporal y 10 litros
• líquido plasmático, 6 % del agua total, que equivale al 5% del peso del cuerpo y 3 litros
• líquido linfático, que aparece al drenarse el líquido intersticial hacia el sistema venoso: alrededor del 2 % del agua total
• líquido transcelular, producido por los procesos de transporte activo que tiene lugar en las membranas epiteliales (secreciones glandulares digestivas, líquido cefalorraquídeo, ocular, etc.): alrededor del 3 % del agua total.

El medio interno es un lugar de intercambios de metabolitos, de energía y de información. Es el fundamento sobre el que se construye la actividad del organismo, la encrucijada de intercambios donde se regula y el objetivo de la actividad de los diferentes sistemas.

La composición, estructura y equilibrio del medio interno -en una palabra: su homeostasis- dependen totalmente de la actividad celular. Son el resultado de un intenso trabajo y suponen una de las principales actividades del metabolismo. Recíprocamente, la calidad del funcionamiento celular depende de la integridad del medio interno. Si la suma de la actividad celular permite la elaboración y mantenimiento de la homeostasis del medio interno, la integridad del medio interno permite una vida celular equilibrada y en consecuencia asegura la salud del organismo.

El medio interno ocupa un lugar único en fisiología y la noción de homeostasis está ligada a él más que a ningún otro sistema. Es pasivo, puesto que no produce nada por sí mismo, no constituye un órgano, pero es imprescindible porque todas las funciones suceden y se construyen en este medio.

El estudio del medio interno está particularmente relacionado con la noción de terreno. Por terreno se entiende el conjunto de predisposiciones de una persona a desarrollar ciertos tipos de patologías. Desde un punto de vista fisiológico, el terreno debe identificarse con el medio interno. Su estado refleja perfectamente la salud del organismo e indica sus predisposiciones. El conjunto de desviaciones fisiológicas y desequilibrios patológicos se inscriben en él.

Revisemos algunas nociones esenciales sobre las regulaciones térmicas, ácido-base y hidroelectrolíticas del organismo.

1. Regulación térmica.

Los grandes equilibrios biológicos interactúan en una dinámica constante, protegiendo los niveles de prioridad de las funciones vitales. El organismo mantiene constante su temperatura central hipotalámica (37,2 ºC) cuyo cambio (descenso) no podría ser tolerado más que algunos segundos. La homeotermia se realiza en un intervalo de temperatura limitado y el umbral letal se sitúa por debajo de 26 ºC y por encima de 44 ºC. Actúa sobre:

• La producción calórica del metabolismo basal.
• Los intercambios térmicos con el medio externo.
• Los mecanismos reguladores de la temperatura.
• Un comportamiento adaptado, por medio del cual el ser humano crea su propio microclima.

Así, el medio interno interviene a diferentes niveles:

• Homogeneiza el calor metabólico por el cual el sistema circulatorio desempeña la función de transportador de calorías y de adaptación a las variaciones de la temperatura externa por medio de sistemas arteriovenosos a contra corriente: en los miembros, la sangre venosa que retorna puede circular en profundidad en contacto con la arteria (si hace frío) evitando una pérdida de calor, o por la superficie, bajo la piel (si hace calor), volviendo a la parte derecha del corazón por las venas superficiales.
• La termolisis, por la evaporación y el sudor, puede movilizar importantes cantidades de agua capaces de llegar a alcanzar en ciertas circunstancias más de un litro/hora e interferir en la homeostasis hidroelectrolítica.

La rapidez de las reacciones bioquímicas está en íntima relación con la concentración de iones H⁺ del medio. El pH interviene en la conformación y la actividad de las proteínas, en particular de proteínas enzimáticas. La concentración de iones H⁺ en el medio interno es marcadamente constante: el pH de la sangre arterial oscila entre 7,38 y 7,43 y los límites extremos compatibles con la vida son 7,1 y 7,8.

Frente a las agresiones ácidas o básicas, el organismo pone en juego tres líneas de defensa sucesivas:

1. Los tampones físico-químicos del medio interno. Amortiguan inmediatamente el choque en un tiempo del orden del segundo.
2. El sistema respiratorio puede intervenir en segundo lugar controlando la eliminación pulmonar de CO₂. El sistema bicarbonato/ácido carbónico tiene una misión fundamental gracias a su abundancia en el organismo y sobre todo porque constituye el único tampón abierto en el cual la cantidad total (CO₃H^-) + CO₃H₂ depende del sistema neuroventilatorio, siendo el CO₂ volátil.
3. El riñón interviene en última instancia, asegurando la corrección final de las alteraciones gracias a su capacidad para eliminar los iones H⁺ y reabsorber el ion bicarbonato HCO₃^-.

3. Regulación hidroelectrolítica.

A. Agua total.

El agua es el principal constituyente del organismo, en promedio es el 60% del peso corporal. Está desigualmente repartida según los tejidos y los órganos. La homogeneidad del conjunto se logra a través del sistema circulatorio.

El compartimento extracelular actúa como un sistema de circulación de doble corriente del agua y las sustancias minerales y orgánicas. Este cruce de caminos del movimiento hidroiónico se compone de dos sectores: el sector vascular en el cual el agua es canalizada por los vasos arteriales a la ida, los vasos venosos y linfáticos a la vuelta, y, de mucho más alcance, el sector intersticial donde el agua se filtra por los innumerables intersticios celulares.

El líquido intersticial, verdadero «mar interior», constituye un ultrafiltrado de plasma que penetra constantemente los tejidos próximos al extremo de los capilares arteriales. Unas cifras ilustran la importancia de los fenómenos de filtración de esta red microcirculatoria: 100.000 km de longitud y 6.000 km² de superficie.

«La bomba cardiaca rinde unos 8.400 litros en 24 horas. 20 litros se filtran por los capilares, 17 litros son reabsorbidos por éstos y 3 se reabsorben por vía linfática en 24 horas. Los conductos linfáticos evacuan constantemente el excedente filtrado no reabsorbido y la totalidad del flujo proteico extravasado... El sistema linfático muestra ser un sistema de bombeo que asegura la estabilidad de la presión intersticial, y a un nivel inferior a la presión atmosférica...» (Précis de physiologie humaine, Ellipse, 1992).

B. Los elementos minerales.

Los elementos minerales del organismo pueden presentarse bajo tres formas:

1. En estado sólido, cristalizado, no ionizado.
2. En solución, en los medios intra y extracelulares.
3. En la combinación de compuestos orgánicos.

La homeostasis sólo se realiza gracias a un flujo correctamente regulado del agua, los iones, la energía y la información intercambiadas con el medio, y este equilibrio se realiza por medio de intercambiadores. Entre el organismo y el medio se interpone siempre una capa celular: el endotelio del intercambiador pulmonar, células epiteliales del intercambiador cutáneo, digestivo, renal. En este último intercambiador, la homeostasis hidroelectrolítica se realiza principalmente por los movimientos de agua y del NaCl.

Finalmente, la regulación hidromineral, la de los volúmenes líquidos y de su osmolaridad, está asegurada por un sistema neuro-endocrino, sensible a la composición iónica y al volumen de los medios que bañan las células por una parte y el medio plasmático por otra.

4. Los cambios hidroelectrolíticos.

Los diferentes compartimentos extracelulares tienen una idéntica osmolaridad de 286±4 miliosmoles y son neutros eléctricamente. Los intercambios entre compartimentos se hacen a través de fenómenos osmóticos, mientras que los intercambios iónicos entre los líquidos intracelulares y intersticiales se producen esencialmente por transporte activo.

La membrana celular separa de manera radical los dos compartimentos en los que la concentración de cationes, aniones, proteínas y glucosa es distinta. Los intercambios iónicos por difusión pasiva transmembranar son muy débiles. El cuanto al agua, se difunde libremente a través de la membrana celular y la pared de los capilares. Su metabolismo no puede estar disociado del de los electrólitos. La regulación de la hidratación del sector extracelular depende del sodio y toda modificación será seguida por la modificación paralela del balance hídrico.

La regulación de la hidratación del sector intracelular depende de la osmolidad de los líquidos extracelulares. A este nivel aparece la importante función del sistema neurohormonal complejo, que actúa en la eliminación de agua y se encarga sobre todo de regular el balance sódico.

«Se puede decir, pues, que el ser humano vive en el agua, incluso en el agua corriente, sin que por otra parte, a pesar de los cambios continuos haya variaciones apreciables en la concentración del agua en los distintos órganos y tejidos.» (Biochimie medicale, Boulange-Polonowski, Masson 1979).