Хомеостаза (от гръцки - homois - означава подобен, stasis - продължителност или състояние) уникалната способност на системата да поддържа стабилността на вътрешната среда, независимо от влиянието на външни фактори. Какво е хомеостаза? Какви са причините за нарушения на хомеостазата?

Хомеостазане е нищо друго освен способността на тялото да поддържа относителен вътрешен баланс. Поддържането на вътрешната стабилност на жизнените функции изисква постоянно наблюдение на стойностите на най-важните параметри на системата. Човешкото тяло има около хиляда различни системи за контрол и регулиране - и животът и здравето често зависят от тяхното правилно функциониране.

Най-важните фактори, подлежащи на промяна и прецизен контрол, включват:

  • концентрация на химикали в телесните течности (кръв или плазма)
  • осмотично налягане,
  • pH на телесните течности,
  • кръвно налягане,
  • обем телесна течност,
  • телесна температура (при топлокръвни организми).

Изграждане на клетка и поддържане на хомеостаза

Всички човешки системи участват в поддържането на правилната хомеостаза. Въпреки това, вече на основно ниво на клетъчна структура, основните характеристики на поддържането на хомеостазата на глобално ниво са напълно видими.

Една от най-важните органели, необходими за поддържане на правилните параметри на течности и налягане, е клетъчната мембрана, която отделя клетката от външната среда. Притежава т.нар „Течна мозайка“, където протеините плуват в двоен слой от фосфолипидни молекули.

Благодарение на сложната и полярна структура, клетъчните мембрани позволяват селективния транспорт на различни вещества, който се осъществява както чрез дифузия - тоест протичане в съответствие с градиента на концентрацията на разтворите, но и активно - чрез протеини.

От своя страна, благодарение на специални рецепторни протеини на повърхността на мембраните, е възможно да се получава информация отвън. Приемането на сигнала предизвиква поредица от краткосрочни и дългосрочни реакции, чиято цел е:

  • активиране или деактивиране на ензими,
  • стимулиране или отслабване на клетъчния метаболизъм,
  • експресия на гени в клетъчното ядро ​​(съдържаща генетичната информация, необходима за синтезанови протеини, модифициращи клетъчния метаболизъм).

За да могат клетките и цели системи да останат енергийно независими, митохондриите трябва непрекъснато да работят.

Тези малки органели действат като малки енергийни фабрики в клетката. Благодарение на специалната, гребеновидна вътрешна структура на митохондриите е възможно да се осъществят редица процеси, изграждащи т.нар. вътреклетъчно дишане

В този процес е възможно да се произвежда енергия от хранителни вещества (включително глюкоза). Съхранява се в АТФ, който е универсалният енергиен носител в клетката и се използва в стотици други реакции. Този процес подлежи на модификации в зависимост от наличието на кислород.

По време на интензивни упражнения мускулите ни започват да изпитват недостиг на основния кислород - ето защо митохондриите "превключват" към анаеробно дишане, където се образува млечната киселина като страничен продукт.

Именно този механизъм е отговорен за образуването на болезнена болезненост. Въпреки временно неблагоприятните условия, тялото все още може да извършва работа и да реагира на стимули.

Мозък и хомеостаза

Основният център, контролиращ всички процеси в тялото, е, разбира се, мозъкът - и по-точно нервните центрове на централната нервна система (ЦНС), които получават информация от рецепторите на цялото тяло.

Получената информация се обработва главно в частта на мозъка, наречена хипоталамус. Отговорът на специфичен стимул се предава през автономната нервна система (т.е. системата, която провежда нервните импулси към вътрешните органи) и през ендокринните жлези.

Химическите предаватели, освободени от невронните окончания (действащи като предаватели), също играят важна роля в комуникацията и регулирането на вътрешния баланс.

Едно от най-важните еволюционни постижения на топлокръвните организми е независимостта от опасни температурни промени в обитаваната среда. Това стана възможно благодарение на развитието на мозъка и образуването на център за терморегулация, разположен в хипоталамуса.

Тази среда действа като чувствителен термостат, който, когато е необходимо, решава или да увеличи генерирането на топлина, или да ограничи топлинните загуби. Благодарение на този механизъм усещаме втрисане (т.е. контракции на мускулните клетки, които стимулират производството на топлина в скелетните мускули) или стесняване на подкожните съдове.

Други, невидими за окото промени, регулиращи телесната температура, също контролирани от центъра за терморегулация са, например:

  • стимулиране на симпатиковата нервна система и секреция на норепинефрин(ускоряване, между другото, метаболизма на клетките на мастната тъкан),
  • стимулиране на секрецията на ендокринните жлези (например освобождаване на адреналин, който ускорява метаболизма на глюкозата),
  • стимулиране на секрецията на хормони на щитовидната жлеза

Както може да се види от примера на центъра за терморегулация, контролът само на един променящ се параметър в нашето тяло (температура) е много сложна мрежа от взаимодействия както на нервната, така и на ендокринната система.

Хомеостазата като ефект от ефективната комуникация

В човешката система правилният ход на почти всички функции зависи от ефективната комуникация между клетките и системите - не само в непосредствена близост, но и по-далеч.

Такава дистанционна комуникация е възможна, между другото чрез отделяне на активни химикали в телесните течности (например кръв или гръбначно-мозъчна течност). Това се казва хуморална регулация.

Химическите пратеници включват хормони, които могат да се произвеждат от ендокринните жлези (като щитовидната жлеза, хипофизата или надбъбречните жлези), но също така действат локално (като хистамин или простагландини, действащи при алергични реакции) или в рамките на дадена тъкан (например секретин или гастрин).

Основната роля на хормоните в поддържането на хомеостазата в човешкото тяло може да се илюстрира с примера на адреналина - известен още като хормон на страха, борбата или бягството.

Адреналинът се произвежда от медулата на надбъбречната жлеза в моменталния отговор на всички гръбначни животни на заплахата. Най-важните му ефекти включват:

  • по-бърз пулс,
  • повишаване на кръвното налягане,
  • бронходилатация,
  • разширяване на зениците,
  • стимулация на централната нервна система,
  • повишаване на кръвната глюкоза (чрез увеличаване на разграждането на гликогена в черния дроб).

Всички тези реакции са насочени към привеждане на тялото в състояние на "готовност", което в хода на еволюцията предпазва индивида от хранене или мотивира да избяга ефективно.

Обратна връзка за поддържане на хомеостазата

При висшите организми функционирането на някои системи е под постоянен контрол от други. Такава сложна система за контрол е основата за поддържане на хомеостазата.

Повечето от физиологичните процеси на човека се регулират благодарение на т.нар обратна връзка. За разлика от еднопосочния контрол (както нервен, така и хуморален) - където информацията се предава само в една посока между два органа, има двупосочно предаване на информация в системата за обратна връзка.

В обратната връзкаобратна връзка, действието на един орган влияе върху стимулацията на друг, а това от своя страна изпраща информация, която инхибира активността на първия (отрицателна обратна връзка).

Отрицателна обратна връзкае най-често срещаният тип регулиране на параметрите в човешкото тяло. Пример за такъв цикъл може да бъде, например, секрецията на хормони на щитовидната жлеза.

Хормоните на щитовидната жлеза (Т3 и Т4) - като цяло - повишават метаболизма и контролират функцията на повечето тъкани. Тяхното действие е необходимо за правилното функциониране на много системи и функции на нашето тяло.

Работата на щитовидната жлеза от своя страна се регулира от хипофизната жлеза и друг хормон - тиреотропин (TSH), който стимулира щитовидната жлеза да произвежда хормони. При повишена концентрация на Т3 и Т4 концентрацията на TSH намалява, докато при дефицит на тези два хормона - концентрацията на TSH се повишава. Този тип регулиране предпазва тялото от прекомерно производство на вещества, действайки като естествена спирачка.

Положителни отзивисе срещат много по-рядко и включват ускоряване на производството на конкретен продукт. Добър пример за такъв механизъм при бозайници е например лактацията.

Сукането на майчината гърда от бебето стимулира производството на пролактин, което води до повишено производство на мляко.

Колкото повече мляко има, толкова по-склонно е бебето да яде, което увеличава производството на мляко. Когато спрете да кърмите, нивата на пролактин ще намалеят и отделянето на мляко ще спре.

Какви са ефектите от нарушената хомеостаза?

Описаните примери за физиологични регулации гарантират не само правилното функциониране на органите и вътрешните системи. Поддържането на хомеостазата позволява на тялото да се адаптира към промените в условията на околната среда.

Вероятно е била една от ключовите способности на човешкия вид, която му е осигурила безпрецедентен еволюционен успех през вековете. Поклащането и увреждането на регулаторните механизми е най-честата причина за много човешки болести.

Нарушения в параметрите, чиито стойности ще надхвърлят определени установени критични прагове, могат да доведат до смърт на организма. Въпреки че всеки от нас има индивидуална предразположеност да понася определени фактори (които са резултат, между другото, от генетични състояния), такива междуиндивидуални различия са малки.

Какво може да повлияе на нарушенията на хомеостазата?

Примери за такива фактори включват:

  • генетични дефекти,
  • вродени дефекти в структурата на органите,
  • замърсяване на околната среда,
  • без упражнения,
  • неподходяща диета,
  • хроничен стрес

Въпреки че е включеноние нямаме влияние върху генетични условия или фактори на околната среда, но си струва да се погрижим за правилното телесно тегло, физическа годност и правилната доза релакс.

Нека не забравяме, че нашето тяло е един вид "свързана съдова система", където балансът на цялото се състои от правилното функциониране на всички отделни системи.

Категория:

Генетични заболявания